Come evolve il microbioma? Alcune indicazioni dal batterio Wolbachia

Un recente articolo su PLoS Genetics mostra che i simbionti batterici possono evolvere separatamente, pur essendo parte di uno stesso microbioma.

Wolbachia (di cui su Pikaia abbiamo già più volte parlato, come ad esempio qui) è un simbionte di molte specie di artropodi e filarie e all’interno di ciascun ospite può essere presente sotto forma di diversi ceppi. 
Ad oggi, ci si riferisce a Wolbachia come una singola specie batterica, in cui sulla base delle sequenze di alcuni geni si possono distinguere diversi supergruppi (classificati come supergruppi A–N), di cui i gruppi A e B sono comuni negli artropodi, mentre C e D sono stati isolati nelle filarie. Cosa rappresentano i diversi sottogruppi di Wolbachia? Vi è scambio di materiale genetico tra i ceppi di Wolbachia appartenenti a diversi supergruppi, ma presenti in uno stesso ospite? Uno degli aspetti che ad oggi è poco chiaro è come ceppi di batteri intracellulari, come Wolbachia, possano mantenere le proprie caratteristiche genetiche pur vivendo a stretto contatto con altri ceppi con cui potrebbero facilmente ricombinare. 
Secondo quanto pubblicato dal gruppo di ricerca di Kostas Bourtzis sulla rivista PLoS Genetics, i diversi ceppi di Wolbachia possono essere ricondotti a supergruppi che rappresentano entità evolutive irreversibilmente separate, tanto che i ceppi appartenenti a diversi supergruppi possono coesistere senza però mai convergere geneticamente a seguito di processi di ricombinazione. 
I risultati pubblicati su PLos Genetics sono molto intriganti poiché se questi supergruppi non si scambiano DNA, potrebbero essere considerati come corrispondenti a specie diverse. Già nel 2007 una pubblicazione di Pfarr e colleghi aveva suggerito questa possibilità, ma le analisi genomiche del gruppo di Kostas Bourtzis non si limitano a ribadire che probabilmente dovremmo (o meglio dovremo!) distinguere diverse specie di Wolbachia, ma dimostrano anche che l’evoluzione dei supergruppi non è collegata alla specializzazione per un ospite, ma che vi sono processi di specializzazione (e quindi di speciazione) che avvengono anche all’interno di ciascun ospite. 
Nel complesso questo indica che la barriera che può portare alla speciazione in Wolbachia non è data solamente dal fatto che alcuni ceppi restino isolati all’interno di un dato ospite, ma esistono anche barriere genetiche tali per cui i processi di ricombinazione sono limitati ai ceppi appartenenti ad uno stesso supergruppo. Questo dato è molto importante da un punto di vista evolutivo poiché potrebbe aiutarci a capire meglio i processi di speciazione nei batteri andando quindi a comprendere in modo più efficace come possono evolvere le comunità microbiche (anche in termini di trasferimento verticale e orizzontale di DNA) , tra cui anche i microbiomi. 
A questo punto si aprono però alcuni interrogativi interessanti perché… cosa guida i processi di speciazione di Wolbachia all’interno di un ospite? vi è forse una qualche forma di adattamento a diverse nicchie intracellulari? Sino ad oggi la localizzazione di Wolbachia è stata analizzata senza distinguere i diversi supergruppi, mentre alla luce di questi nuovi dati sarà interessante verificare se i diversi supergruppi si localizzano in “nicchie ecologiche” diverse all’interno di uno stesso ospite. Inoltre, il confronto nella localizzazione dei supergruppi ci permetterà di capire se l’adattamento ad una nicchia simile in ospiti diversi possa essere effettivamente più importante della presenza dei ceppi in ospiti diversi nel guidare i processi di speciazione di Wolbachia
Bibliografia
Maren Ellegaard K, Klasson L, Näslund K, Bourtzis K, Andersson S (2013) Comparative genomics of Wolbachia and the bacterial species concept. PLoS Genetics, 9 (4) DOI: 10.1371/journal.pgen.1003381 
Pfarr K, Foster J, Slatko B, Hoerauf A, Eisen J (2007) On the taxonomic status of the intracellular bacterium Wolbachia pipientis: should this species name include the intracellular bacteria of filarial nematodes? Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 57: 1677-1678.