Effect of landscape structure on the diversity of microbiota and intestinal protozoa between wild and domestic mammals in some regions of Colombia
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Autores
Roncancio Duque, Néstor Javier
Director
López Álvarez, Diana Carolina
Tipo de contenido
Trabajo de grado - Doctorado
Idioma del documento
InglésFecha de publicación
2024-06-27
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Resumen
Con relación a la microbiota intestinal, la hipótesis postula que un aumento en la diversidad
microbiana contribuye significativamente a una mejor funcionalidad en varios procesos asociados
con ella. La microbiota intestinal muestra una alta susceptibilidad a diversas formas de estrés, y
el impacto de tales factores estresantes puede ser profundo, afectando tanto su composición
como su función. Una comprensión integral de cómo distintas formas de estrés afectan a la
microbiota intestinal es imperativa para el desarrollo de estrategias destinadas a preservar la
salud gastrointestinal y, por ende, el bienestar general de los individuos. Por otro lado, los
parásitos constituyen componentes integrales dentro de procesos naturales que podrían
determinar la regulación poblacional y mantienen el equilibrio del ecosistema. Sin embargo, tanto
los cambios naturales como los antropogénicos pueden perturbar estos procesos ecológicos.
Entre las enfermedades infecciosas, aquellas inducidas por protozoos son contribuyentes
destacados a la morbilidad y mortalidad humanas. Los cambios ambientales exacerban las
interacciones entre la vida silvestre, los animales domésticos y los humanos, intensificando así
las tasas de transmisión entre especies. Por tanto, el objetivo de este estudio fue investigar las
asociaciones, incluyendo relaciones y similitudes, de la estructura del paisaje, influenciada por
actividades humanas, la diversidad de la microbiota intestinal y la abundancia de protozoarios
gastrointestinales entre mamíferos silvestres y domésticos en Colombia. La determinación
taxonómica se hizo mediante metabarcoding con cebadores dirigidos al gen rRNA 18S y
secuenciación Nanopore, con un enfoque principal en la detección de protozoos. Se recopilaron
un total de 148 muestras de seis mamíferos silvestres y tres mamíferos domésticos en 29
paisajes focales en Colombia. También se empleó la microscopía para validar algunos agentes.
Para describir epidemiológicamente las muestras, se estimaron la riqueza de taxones en la
microbiota intestinal, así como la prevalencia, intensidad media y abundancia media de los
protozoarios. Se utilizaron regresiones Beta y Poisson bayesianas para evaluar la relación entre las métricas del paisaje y la disimilitud, la diversidad de la microbiota intestinal y de protozoarios,
y la abundancia de protozoarios específicos. El estudio identificó varias especies no reportadas
previamente en las seis especies silvestres hospedadoras evaluadas. Se observó una proporción
predominante de los phylum Ascomycota, Pseudomonadota, Basidiomicota y Apicomplexa,
reflejando por un lado una microbiota intestinal saludable, aunque también la posible
predominancia de ciertos elementos negativos. Las comparaciones entre caninos y equinos, así
como entre tapires y osos entre los mamíferos terrestres, indicaron una mayor similitud tanto en
la microbiota intestinal como en los protozoarios. En primates, el mono aullador rojo mostró una
proximidad más cercana a los bovinos y equinos que a otros primates. Los hallazgos indicaron
que una mayor proporción de cobertura vegetal natural estaba relacionada con una mayor
similitud en la microbiota intestinal entre mamíferos silvestres y domésticos. Además, mayores
proporciones de cobertura vegetal natural, presencia de cuerpos de agua, número de parches
de bosque e irregularidades en la forma de los bosques se asociaron con una mayor diversidad
(tanto en riqueza como en equidad) en la microbiota intestinal y de protozoarios intestinales a
diferentes escalas.
Abstract
Concerning the gut microbiota, the hypothesis posits that increased microbial diversity contributes
significantly to enhanced functionality across various associated processes. The intestinal
microbiota exhibits high susceptibility to diverse forms of stress, and the impact of such stressors
can be profound, affecting both its composition and function. A comprehensive understanding of
how distinct forms of stress influence the intestinal microbiota is imperative for the developing
strategies aimed at preserving gastrointestinal health and, consequently, the overall well-being of
individuals. Conversely, parasites constitute integral components within natural processes that
could determine population regulation and maintain ecosystem balance. However, both natural
and anthropogenic changes can disrupt these ecological processes. Among infectious diseases,
those induced by protozoa are prominent contributors to human morbidity and mortality. The
environmental changes exacerbate interactions among wildlife, domestic animals, and humans,
thereby intensifying transmission rates between species. Thus, the objective of this study was to
investigate the associations, including relationships and similarities, between landscape
configuration influenced by human activities and the diversity of intestinal microbiota, as well as
the abundance of gastrointestinal parasites, among wild and domestic mammals in Colombia.
Taxonomic determination was achieved through metabarcoding with primers targeting the rRNA
18S gene and Nanopore sequencing, with a primary focus on detecting protozoa. A total of 148
samples were collected from six wildlife mammals and three domestic mammals across 29 focal
landscapes in Colombia. Microscopy was also employed to validate certain agents. To describe
the epidemiological landscape, taxa richness in gut microbiota, as well as the prevalence, mean
intensity, and mean abundance of protozoa, were estimated. Bayesian Beta and Poisson
regressions were employed to assess the relationship between landscape metrics and
dissimilarity, gut and protozoa diversity, and the abundance of specific target protozoa. The study
identified several new species within the six assessed host species. A predominant proportion of
phyla Ascomycota, Pseudomonadota, Basidiomicota, and Apicomplexa were observed, reflecting
a healthy intestinal microbiota and a potential predominance of certain negative elements.
Comparisons between canines and equines, as well as between tapirs and bears among
terrestrial mammals, indicated greater similarity in both gut microbiota and protozoa. In primates, the red howler monkey exhibited closer proximity to bovines and equines than to other primates. The findings indicated that a higher proportion of natural vegetation coverage correlated with increased similarity in gut microbiota among wild and domestic mammals. Additionally, higher
proportions of natural vegetation coverage, presence of water bodies, number of forest patches, and irregularities in forest shapes were associated with greater diversity (both richness and evenness) in gut microbiota and intestinal protozoa across different scales. (Texto tomado de la fuente)
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