Fish microbiota, the influence of seasonal variation and contamination on cultivable bacterial species

Abstract

The study of microbiota present in organisms revealed that it has as extremely relevant role for some key biological functions such as immunity and nutrition. Such evidence originated, in the most recent years, an increase in the number of studies focusing the interaction between microbiota and the host organisms to further enlighten the underlying mechanisms of these interactions. Despite the growing interest and knowledge in this area, much is still unknown, such as the role of the environment in the microbiota composition. This can be of extreme importance when considering skin microbiota, which can be easily exposed to environmental alterations. This is quite relevant when considering freshwater dwelling animals, namely fishes, since many variables are presently affecting freshwater habitats. Some of the most relevant alterations are related with climatic changes and with contamination. Indeed, contamination is among the major concerns related with freshwater habitats, with agricultural activities assuming a major role due to the wide range of chemicals used. To assess the effects of contamination in aquatic organisms its usual to study direct effects, such as behaviour or mortality, nonetheless organisms might also be affected indirectly. Indirect effects can be for example alterations in food items’ availability or even in skin microbiota, which can have important implications in health. To increase our understanding over the effects of the proximity of agricultural activities and also of seasonality in fish skin microbiota we assessed the diversity of the cultivable microbiota in Lepomis gibbosus in lake Vela (centre Portugal) in sites with and without influenced of agriculture and in different seasons. After isolation of bacteria and identification through 16S rDNA sequencing the results revealed a clear difference between the cultivable microbiota species of both seasons and between the sites with different influence of agriculture. Overall a higher diversity of genera was found in Autumn while the farthest site in relation to the agricultural activity revealed the lowest diversity of genera when comparing with the site closer to the activity. Considering the importance of skin microbiota to fish immunity, our results suggest that the proximity to sources of contamination may influence the immunity of fish. The results also suggest that seasonality may also influence the immunity of fish.

O estudo da microbiota presente nos organismos revelou que esta tem um papel extremamente relevante para algumas funções biológicas fundamentais, como a imunidade e a nutrição. Essa evidência originou, nos últimos anos, um aumento no número de estudos focando a interação entre a microbiota e os organismos hospedeiros de modo a esclarecer os mecanismos subjacentes a essas interações. Apesar do crescente interesse e conhecimento nessa área, muito, tal como o papel do meio ambiente na composição da microbiota, ainda é desconhecido. Este facto pode ser de extrema importância quando se considera a microbiota da pele, uma vez que pode está facilmente exposta a alterações ambientais. Isto é bastante relevante quando consideramos animais aquáticos, nomeadamente peixes, uma vez que muitas variáveis afetam atualmente os ambientes dulçaquícolas. Algumas das alterações mais relevantes estão relacionadas com as mudanças climáticas e com a contaminação. De fato, a contaminação é uma das principais preocupações relacionadas aos habitats de água doce, com atividades agrícolas assumindo um papel importante devido à ampla gama de produtos químicos utilizados. Para avaliar os efeitos da contaminação em organismos aquáticos é habitual estudar os efeitos diretos, como o comportamento ou a mortalidade, no entanto, os organismos também podem ser afetados indiretamente. Os efeitos indiretos podem ser, por exemplo, alterações na disponibilidade de alimentos ou mesmo na microbiota da pele, o que pode ter importantes implicações na saúde. De forma a aumentar a nossa compreensão sobre os efeitos da proximidade das atividades agrícolas e também da sazonalidade na microbiota da pele de peixe, avaliámos a diversidade da microbiota cultivável em Lepomis gibbosus na lagoa da Vela (centro de Portugal) em locais com e sem influência da agricultura e em diferentes estações do ano. Após isolamento e identificação das bactérias, através da sequenciação do rDNA 16S os resultados revelaram uma clara diferença entre a diversidade das espécies de microbiota cultiváveis de ambas as estações do ano e entre os locais com diferentes influências da pratica agrícola. Em geral, uma maior diversidade de géneros foi encontrada no Outono, enquanto o local mais distante em relação à atividade agrícola revelou a menor diversidade de géneros quando comparado com o local mais próximo da atividade. Considerando a importância da microbiota da pele na imunidade dos peixes, os nossos resultados sugerem que a proximidade a fontes de contaminação pode influenciar a imunidade dos peixes. Os resultados também sugerem que a sazonalidade também pode influenciar a imunidade dos peixes.