EL MICROBIOMA DE LA PIEL DE LOS ANFIBIOS
El microbioma de la piel en anfibios ha demostrado tener un papel importante en la protección de sus hospederos ante organismos patógenos. Algunos miembros de este microbioma son capaces de inhibir, in vivo e in vitro, el crecimiento de los hongos patógenos Batrachochytrium dendrobatidis (Bd) y Batrachochytrium salamandrivorans (Bsal). Estos hongos causan la enfermedad emergente conocida como quitridiomicosis que ha provocado dramáticos declives poblacionales y extinciones de anfibios en todo el mundo.
Estudios recientes han demostrado que las comunidades bacterianas de la piel en los anfibios están influenciadas por distintos factores tanto bióticos como abióticos. En mi laboratorio, estamos interesados en determinar:
1)¿Qué factores bióticos y abióticos influyen en la estructura y función de las comunidades microbianas de la piel?
2) ¿Mediante qué mecanismos el hospedero modula la estructura y función de su microbioma?
3)¿Cómo las interacciones al interior de la comunidad microbiana determinan propiedades emergentes como la protección ante patógenos?
A través del uso de tecnologías de secuenciación masiva y métodos clásicos de cultivo, estamos abordando estas y otras preguntas con el objetivo de entender las bases ecológicas y evolutivas que dan lugar a la simbiosis entre anfibios y microorganismos. Nuestros modelos de estudio son principalmente especies de anfibios mexicanos, incluyendo endémicas en riesgos de extinción como son los ajolotes del género Ambystoma.
Publicaciones asociadas
- Rebollar EA, Martínez-Ugalde E, Orta AH. (2020). The amphibian skin microbiome and its protective role against chytridiomycosis. Herpetologica, 76 (2), 167-177. https://doi.org/10.1655/0018-0831-76.2.167.
- Ramírez-Barahona S, González-Serrano FM, Martínez-Ugalde E, Soto-Pozos A, Parra-Olea G, Rebollar EA. (2023). Host phylogeny and environment shape the diversity of salamander skin bacterial communities. Anim Microbiome. 5, 52. https://doi.org/10.1186/s42523-023-00271-7
EL MICROBIOMA DE AMBYSTOMA ALTAMIRANI: ESTUDIO DE LOS FACTORES BIÓTICOS Y ABIÓTICOS QUE INFLUYEN SOBRE LA MICROBIOTA SIMBIONTE DE LA PIEL DEL AJOLOTE DE ARROYO DE MONTAÑA
En este proyecto pretendemos describir por primera vez la microbiota de la piel de Ambystoma altamirani. Esta salamandra acuática paedomorfa vive en la Sierra de Cruces, una cadena montañosa que proporciona servicios ambientales a la región central de México. A. altamirani está muy amenazada debido a la pérdida de hábitat, la contaminación y la introducción de especies exóticas. Queremos determinar los factores que determinan la estructura y función de la microbiota de la piel en esta especie. Los factores abióticos incluyen variables fisicoquímicas del agua a lo largo de cuatro estaciones.
Publicaciones asociadas
- Basanta D, Betancourt-León O, Chávez OL, Pérez-Torres A, Rebollar EA, Martínez-Ugalde E, Ávila-Akerberg VD, González Martínez TM, Vázquez Trejo M, Parra-Olea G. (2021) Batrachochytrium dendrobatidis occurrence in dead amphibians of central mexico: a report of Ambystoma altamirani and Lithobates montezumae. Revista Latinoamericana de Herpetología, Vol.04 No.01 / Mayo 2021.
- Basanta MD, Anaya-Morales SL, Martínez-Ugalde E, González Martínez TM, Ávila-Akerberg VD, Trejo MV and Rebollar EA. (2022) Metamorphosis and seasonality are major determinants of chytrid infection in a paedomorphic salamander. Animal Conservation. https://doi.org/10.1111/acv.12824.
- Martínez-Ugalde E, Ávila-Akerberg V, González Martínez TM, Vázquez Trejo M, Zavala Hernández D, Anaya-Morales SL, Rebollar EA (2022) The skin microbiota of the axolotl Ambystoma altamirani is highly influenced by metamorphosis and seasonality but not by pathogen infection. Anim Microbiome. 4(1):63. doi: 10.1186/s42523-022-00215-7.
- Martínez-Ugalde E, Ávila-Akerberg V, González Martínez TM, Rebollar EA. Gene functions of the Ambystoma altamirani skin microbiome vary across space and time but potential antifungal genes are widespread and prevalent. Microb Genom. 2024 Jan;10(1):001181. doi: 10.1099/mgen.0.001181.
DESCIFRANDO EL MICROBIOMA DE LA PIEL DEL AJOLOTE Y LAS CONSECUENCIAS DE LAS INTERACCIONES HUÉSPED-MICROBIOMA PARA UNA ENFERMEDAD LETAL EMERGENTE.
Este proyecto tiene como objetivo determinar si los factores genéticos asociados al hospedero (diversidad genética, historia demográfica y la respuesta inmune) modulan la diversidad y estructura de las comunidades microbiana de la piel en especies de ajolotes (Ambystoma) endémicos de la Faja Volcánica Transmexicana. Con esta información, también se determinará si la incidencia de los hongos patógenos Batrachochytrium dendrobatidis (Bd) y B. salamandrivorans (Bsal) se asocian con combinaciones específicas de factores asociados al hospedero o a sus microbiomas cutáneos.
En este trabajo analizamos la diversidad microbiana cutánea, la diversidad genómica del hospedero, la diversidad de secreciones de péptidos antimicrobianos (AMPs), y la incidencia de los patógenos Bd y Bsal. Nuestros sistemas de estudio son ocho especies de ajolotes endémicos del Eje Neovolcánico Transversal de México: Ambystoma altamirani, A. ordinarium, A. dumerilii, A. andersoni, A. granulosum, A. velasci, A. mexicanum y A. taylori. Estas especies poseen distribución restringida en lagunas y ríos, y se encuentran en alguna categoría de riesgo por la Ley Mexicana NOM-059-Semarnat-2010 y la UICN.
Estamos evaluando por primera vez el microbioma de la piel (bacterias y hongos) y la secreción de péptidos antimicrobianos en poblaciones de ajolotes silvestres. También evaluamos polimorfismos (SNPs) en el genoma de las ocho especies de ajolotes. La detección de SNPs será una herramienta esencial para ligar patrones entre la diversidad genética e historia demográfica de los ajolotes, con la diversidad del microbioma cutáneo y la incidencia de hongos patógenos. La integración de estos datos nos permitirá proponer estrategias de conservación para estas especies de ajolotes que se encuentran amenazadas o en peligro de extinción.
Publicaciones asociadas
- Basanta MD, Avila-Akerberg V, Byrne AQ, Castellanos-Morales G, González Martínez TM, Maldonado-López Y, Rosenblum EB, Suazo-Ortuño I, Parra Olea G, Rebollar EA. (2022) The fungal pathogen Batrachochytrium salamandrivorans is not detected in wild and captive amphibians from Mexico. PeerJ. Oct 3;10:e14117. doi: 10.7717/peerj.14117.
- Soto-Cortés, E., Marroquín-Rodríguez, M., Basanta, M.D. Yurixhi Maldonado-López, Gabriela Parra-Olea, Eria A. Rebollar. Host Species and Environment Shape the Skin Microbiota of Mexican Axolotls. Microb Ecol 87, 98 (2024). https://doi.org/10.1007/s00248-024-02411-1.
LA PIEL DE AJOLOTES MEXICANOS COMO FUENTE DE BACTERIAS Y COMPUESTOS CON ACTIVIDAD ANTIMICROBIANA
La mucosa de los anfibios constituye la primera capa de defensa contra microorganismos patógenos. La composición de la mucosa es una combinación de moléculas secretadas por el hospedero (incluyendo péptidos antimicrobianos-AMPs) y de una comunidad compleja de microorganismos asociados a la piel.
En nuestro laboratorio, y en colaboración con otros grupos de investigación, hemos identificado bacterias de la microbiota de la piel del ajolote Ambystoma altamirani que tienen actividad antibacteriana o antifúngica. La actividad antibacteriana ha sido observada contra patógenos humanos prioritarios (como Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa y Acinetobacter baumannii), incluyendo cepas resistentes a antibióticos, mientras que la actividad antifúngica ha sido demostrada contra el hongo Bd pero también contra el hongo fitopatógeno Botryitis cinerea (causante del moho gris en tomate, fresa y otros cultivos).
Además de la protección ejercida por la microbiota cutánea, muchos AMPs con capacidades antifúngicas han sido aislados de las secreciones de la piel de ranas, pero muy pocos han sido aislados de salamandras y ningúno de ajolotes. En el laboratorio hemos obtenido secreciones peptídicas de la piel de ocho especies de ajolotes con el objetivo de comenzar a caracterizar sus propiedades antimicrobianas.
En suma, consideramos que la piel de los ajolotes representa una fuente con gran potencial para la identificación de nuevos antimicrobianos contra patógenos clínicos, así como contra patógenos que amenazan la vida silvestre y plantas de interés agrícola.
En este proyecto buscamos, a partir de la piel de ajolotes:
(1) identificar bacterias o compuestos que posean actividad contra bacterias patógenas de humanos o contra hongos patógenos de anfibios o de plantas de interés agrícola
(2) analizar mediante genómica la identidad de bacterias con actividad antimicrobiana y describir las bases moleculares de este fenotipo, y finalmente
(3) profundizar en la identidad química de los compuestos con actividad antimicrobiana encontrados que sean secretados por bacterias o secretados por los ajolotes.
Publicaciones asociadas
- Cevallos MA, Basanta MD, Bello-López E, Escobedo-Muñoz AS, González-Serrano FM, Nemec A, Romero-Contreras A, Serrano M, Rebollar EA (2022) Genomic characterization of antifungal Acinetobacter bacteria isolated from the skin of the frogs Agalychnis callidryas and Craugastor fitzingeri, FEMS Microbiology Ecology, Volume 98, Issue 12, December 2022, fiac126, https://doi.org/10.1093/femsec/fiac126.
- Romero-Contreras YJ, Gonzalez-Serrano F, Formey D, Aragón W, Chacón FI, Torres M, Cevallos MÁ, Dib JR, Rebollar EA, Serrano M. Amphibian skin bacteria display antifungal activity and induce plant defense mechanisms against Botrytis cinerea. Front Plant Sci. 2024 Apr 9;15:1392637. doi: 10.3389/fpls.2024.1392637.
- Romero-Contreras, Y.J., González-Serrano, F., Bello-López, E. Damien Formey, Wendy Aragón, Miguel Ángel Cevallos, Eria A. Rebollar, Mario Serrano. Bacteria from the skin of amphibians promote growth of Arabidopsis thaliana and Solanum lycopersicum by modifying hormone-related transcriptome response. Plant Mol Biol114, 39 (2024). https://doi.org/10.1007/s11103-024-01444-x