Microbiomas e Associações com o Hospedeiro

Plantas e animais hospedam comunidades microbianas complexas, seus microbiomas, e essas associações hospedeiro-micróbio variam desde simbioses mutuamente benéficas até relações que moldam a biologia do hospedeiro de maneiras sutis.

Definition

Um microbioma é a comunidade de microrganismos associada a um hospedeiro ou habitat específico, e as associações com o hospedeiro são as relações simbióticas, que variam do mutualismo ao comensalismo, entre microrganismos e seus hospedeiros vegetais ou animais.

Scope

Este tópico abrange o conceito de microbioma como a comunidade de microrganismos associados a um hospedeiro ou ambiente; a diversidade e as funções das comunidades associadas ao hospedeiro; simbioses clássicas, como nódulos radiculares fixadores de nitrogênio e comunidades intestinais de ruminantes; os métodos usados para caracterizar microbiomas por sequenciamento; e os princípios gerais de como os parceiros microbianos influenciam a nutrição, o desenvolvimento e a defesa do hospedeiro.

Core questions

• O que é um microbioma e como ele é caracterizado?
• Como as comunidades microbianas se associam a hospedeiros vegetais e animais?
• Quais funções os microrganismos associados ao hospedeiro fornecem?
• Como os métodos de sequenciamento revelam a composição do microbioma?

Key concepts

• O conceito de microbioma
• Mutualismo, comensalismo e simbiose
• Simbioses fixadoras de nitrogênio e intestinais
• Perfil de comunidade baseado em sequenciamento
• Contribuições microbianas para a função do hospedeiro

Key theories

Análise de microbioma independente de cultura

O sequenciamento de genes marcadores e comunidades inteiras diretamente de amostras de hospedeiros ou ambientais revelou a composição dos microbiomas sem cultivo, transformando o estudo das associações hospedeiro-micróbio.

Mechanisms

Microrganismos associados ao hospedeiro colonizam tecidos e superfícies específicos, onde interagem com o hospedeiro e entre si. Em muitas simbioses, os microrganismos fornecem funções que o hospedeiro não consegue realizar, como fixar nitrogênio para leguminosas ou digerir material vegetal nos intestinos de herbívoros, enquanto o hospedeiro fornece nutrientes e habitat. Os microbiomas são caracterizados pela extração do DNA da comunidade e pelo sequenciamento de genes marcadores ou genomas completos para revelar a composição e o potencial funcional.

Clinical relevance

As comunidades microbianas associadas ao hospedeiro contribuem para a nutrição, o desenvolvimento e a resistência de plantas e animais à colonização por microrganismos nocivos, e o estudo dos microbiomas informa a agricultura, a ciência ambiental e a pesquisa sobre como as comunidades microbianas se relacionam com a biologia do hospedeiro.

History

Estudos clássicos de simbioses, como a fixação de nitrogênio em nódulos de leguminosas, investigados por Beijerinck e outros, estabeleceram que os microrganismos formam parcerias essenciais com os hospedeiros. O desenvolvimento posterior do sequenciamento independente de cultura, baseado em abordagens como as de Pace, abriu o estudo sistemático de microbiomas complexos.

Key figures

• Norman Pace
• Martinus Beijerinck

Seminal works

• pace1997
• madigan2018

Frequently asked questions

Qual é a diferença entre um microbioma e uma comunidade microbiana?

Uma comunidade microbiana é qualquer conjunto de microrganismos interagindo em um ambiente compartilhado. Um microbioma geralmente se refere à comunidade associada a um hospedeiro ou habitat específico, muitas vezes considerado juntamente com seus genes e funções coletivas.