Búsqueda de relaciones entre la filogenia del hospedero, su morfología y la comunidad microbiana simbionte asociada a los octocorales del género Pacifigorgia del océano Pacífico colombiano

Abstract

Los corales gorgonaceos albergan una abundante y diversa comunidad microbiana que contribuye en su metabolismo, procesos de adaptación y aclimatación, los cuales mantienen el fitness y resiliencia en el holobionte coralino. Estas comunidades microbianas son frecuentemente hospedero-especificas, además, podrían estar co-evolucionando con su hospedero. Filosimbioisis es un patrón eco-evolutivo en el cual cambios en la historia evolutiva del hospedero están asociados con cambios ecológicos en la microbiota. Sin embargo, la relación entre los rasgos de los abanicos de mar, la evolución del hospedero y la microbiota asociada a los corales es desconocida. Se estudió un metabarcoding bacteriano (16s rRNA) utilizando secuenciación con Illumina Miseq para evaluar si las comunidades bacterianas son fuerzas impulsoras de radiación adaptativa en el hospedero. Se determinó la estructura, composición y diversidad de las comunidades bacterianas presentes en 16 especies simpátricas de Pacifigorgia. Adicionalmente, se realizó un análisis de congruencia entre la filogenia del octocoral y las disimilaridades bacterianas. La estructura filogenética de la comunidad bacteriana fue determinada y se calculó la señal filogenética considerando el microbioma como un rasgo, evaluando la influencia de diferentes rasgos a lo largo de la filogenia de Pacifigorgia. Se encontró evidencia de patrones filosimbióticos entre el octocoral y la comunidad bacteriana por medio de diferentes métodos, donde algunas especies de Pacifigorgia fueron dominadas por un solo filotipo bacteriano. Por ejemplo, géneros como Endozoicomonas y Mycoplasma, los cuales presentaron abundancia relativa diferencial entre muestras, mostraron señal filogenética significativa en la historia evolutiva de Pacifigorgia además de ensamblajes determinísticos. Se estableció patrones filosimbióticos a un nivel preciso de ASVs asociados con especies específicas de Pacifigorgia. Por otro lado, el número de pólipos, huecos, área de la malla, área superficie volumen y tipo de malla están correlacionados con la composición del microbioma en P. curta, P. rubicunda, P. stenobrochis, P bayeri y P. curta. Este es el primer estudio de los ensamblajes bacterianos de los octocorales de Pacifigorgia, los cuales sufrieron probablemente una radiación adaptativa en respuesta a las oportunidades ecológicas, donde las comunidades microbianas provee información y recapitula los procesos evolutivos de Pacifigorgia. Este estudio, es un paso preliminar para entender mejor la biología de la simbiosis coral-microbioma

Abstract: Gorgonian corals host abundant and diverse microbial communities that contribute to their metabolism, adaptation and acclimation processes, which maintain fitness and resilience in the coral holobiont. These microbial communities are often host-specific, moreover hypothesized to co-evolve with their host. Phylosymbiosis is an eco-evolutionary pattern in which evolutionary changes in the host associate with ecological changes in the microbiota. However, the relationship between traits of sea fans, host evolution and microbiomes associated to corals are unknown. We studied bacterial metabarcoding (16s rRNA) using Illumina MiSeq sequencing to assess if bacterial communities are adaptive radiation drivers of the host. We determinate the structure, composition and diversity of bacterial communities present in 16 sympatric species of Pacifigorgia. Additionally, we performed congruence analyses between the octocoral phylogeny and the bacterial dissimilarities. Phylogenetic structure of bacterial communities was determined with phylogenetic signal considering the microbiome as a trait, then, we evaluated the influence of different traits throughout Pacifigorgia phylogeny. We found evidence of octocoral-bacterial communities phylosymbiotic patterns using different methods, where some species of Pacifigorgia were dominated by a single bacterial phylotype. For instance, genera such as Endozoicomonas and Mycoplasma, which have statistical differential abundance between sea fan samples, showed significant phylogenetic signal on the evolutionary history of Pacifigorgia, together with deterministic assemblages. We established phylosymbiotic patterns at the precise level of certain ASVs associated with specific Pacifigorgia species. For other hand, the number of polyps, holes, mesh area, surface area volume and mesh type are correlated with microbiome composition in P. curta, P. rubicunda, P. stenobrochis, P bayeri and P. curta. This is the first study on bacterial assemblages from Pacifigorgia octocorals, which are presumably undergoing an adaptive radiation in response to ecological opportunities, where the microbial communities provide information and recapitulates Pacifigorgia evolutionary processes. This study is, thus, a preliminary step for better understanding the biology of coral-microbiome symbiosis