Con i loro grandi occhi rotondi e fantasie di pelliccia meravigliosamente diverse, i 250 lemuri che si aggirano intorno al Duke Lemur Center nella Carolina del Nord sembrano abbastanza carini da coccolarsi. Ma Erin McKenney, un ricercatore di microbiomi della Duke University, è più interessato alla loro cacca. McKenney trascorre la maggior parte del suo tempo alla ricerca di code di lemure rigide e dritte che sono "il segno universale della cacca" - e il suo lavoro sporco potrebbe aiutarci a capire meglio le origini delle malattie intestinali negli esseri umani.
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McKenney e i suoi colleghi ricercatori hanno recentemente scoperto che i microbiomi intestinali di due delle specie di lemuri qui condividono sorprendenti somiglianze con quelli degli umani che soffrono di malattie infiammatorie intestinali, come il morbo di Crohn e la colite infiammatoria. La ragione, sospettano, è la dieta, che potrebbe offrire ai medici una nuova prospettiva su come trattare queste malattie. Inoltre, avere una conoscenza della flora che vive nelle viscere dei lemuri potrebbe aiutare gli ambientalisti a comprendere meglio e salvare questi primati in via di estinzione.
In un recente studio sulla rivista Gut Microbes, McKenney ha confrontato studiosamente la cacca di tre diverse specie di lemure. Il suo obiettivo era capire come tre diversi fattori - la dieta dei lemuri, la forma delle loro viscere e il tipo di batteri che vivevano al loro interno - modellavano la loro digestione. Il suo materiale di studio proveniva da lemuri in cattività in bianco e nero e lemuri dalla coda ad anelli - due specie che sono alimentate con diete identiche di frutta, verdura e "biscotti di primati" supplementari al Lemur Center - e un'altra specie, i sifakas di Coquerel, che mangiano foglie e forse è meglio conosciuta come la star dello spettacolo per bambini Zoboomafoo.
Grazie a studi precedenti, i ricercatori hanno avuto un'idea di che tipo di vita microscopica esiste nelle viscere dei lemuri. Ciò che non capirono, tuttavia, era la relazione tra quei batteri e altri microrganismi, che occupano diverse nicchie nel piccolo bioma.
Durante la digestione dei lemuri, milioni di creature microscopicamente minime conosciute come microbi lavorano insieme per scomporre il cibo in energia, che viene quindi utilizzato per la toelettatura, l'arrampicata e l'esplorazione. Queste complesse reazioni chimiche sono note come vie metaboliche. "Ogni volta che mangi un pezzo di cibo, tu o i tuoi microbi potete utilizzare diversi percorsi metabolici per digerire il cibo", spiega MicKenney. "Quindi, una via metabolica potrebbe essere quella di prendere un pezzo di fibra, che è una molecola davvero complessa, e scomporlo in amido, e poi spezzare quei pezzi di amido in zucchero."
Nello studio, i ricercatori hanno utilizzato diverse tecniche per capire cosa stava succedendo in ogni fase delle vie metaboliche dei lemuri. In primo luogo, hanno analizzato la composizione chimica della cacca, cercando le sostanze chimiche rivelatrici che le reazioni specifiche lasciano alle spalle. Quindi, hanno sequenziato il DNA trovato nel lemure scat per capire quali tipi di microbi vivessero al suo interno. Con pochi calcoli, sono stati in grado di capire quali microbi lavoravano insieme per digerire il cibo e come.
Ciò portò a diverse scoperte inaspettate: in primo luogo, che la coda e i lemuri increspati, che entrambi mangiano frutta e verdura, avevano le stesse vie metaboliche. Ciò significa che, nonostante il loro intestino di forma diversa, anche i loro microbiomi erano molto simili. I ricercatori hanno quindi determinato che cinque di questi percorsi metabolici erano più comuni di altri. Infine e sorprendentemente, hanno notato che questi cinque percorsi erano comuni anche negli esseri umani affetti da malattia infiammatoria intestinale (IBD).
Nell'uomo, questi percorsi metabolici sono considerati marcatori di IBD e probabilmente aiutano a causarlo causando infiammazione nell'intestino. "A prima vista, potresti pensare, oh, i lemuri devono essere stati malati", dice McKenney. "Ma tutti i lemuri erano sani". Lei e i suoi colleghi ricercatori hanno alcune possibili spiegazioni del perché questi percorsi potrebbero essere più comuni nei lemuri che negli umani sani. Forse i microbi che li compongono sono "adattati a un intestino a flusso rapido", dice - o altrimenti, potrebbero essere più adatti a digerire alimenti ricchi di zuccheri.
Per capire un "intestino a flusso rapido", basta guardare il lemure increspato, che ha un intestino molto corto e dritto e impiega solo tre ore per digerire il suo cibo. Questo lemure probabilmente si è evoluto per avere questa forma intestinale perché la frutta è una parte principale della sua dieta, afferma McKenney. Dal momento che la frutta può essere facilmente convertita in energia dall'organismo, non è necessario che il cibo rimanga sospeso e subisca un'ulteriore digestione. Al contrario, il lemure dalla coda ad anello ha quello che lei chiama un intestino "intermedio": richiedono circa sette ore per essere digerito, e sia il loro tempo di digestione che la sua forma intestinale ricordano quelli di un essere umano. Nel frattempo, il sifaka del Coquerel, che sussiste principalmente su foglie vegetali piene di cellulosa indigeribile, può richiedere fino a 24 ore per essere digerito.
Date le grandi differenze tra queste viscere, i ricercatori sono rimasti sorpresi nel vedere che le due specie che consumavano frutta condividevano percorsi metabolici comuni. La chiave, credono, è la dieta. Nel Lemur Center, entrambi gli animali sono stati alimentati esattamente con le stesse diete ricche di zuccheri sin dalla nascita. Dice che è possibile che altri primati con diete simili che contengono zuccheri elevati possano condividere anche gli stessi percorsi, ma senza ulteriori ricerche, non c'è modo di saperlo.
La connessione tra lemuri e malati di IBD potrebbe avere alcune improbabili implicazioni per la medicina umana, afferma Mckenney. Per lei, suggerisce che i batteri che fanno parte di quei percorsi potrebbero non essere dannosi in se stessi, ma potrebbero piuttosto essere semplicemente spettatori della malattia e che i medici dovrebbero cercare altrove la sua causa principale.
Aggiunge che le piacerebbe vedere delle ricerche su come una dieta a basso contenuto di frutta e verdura più alta influenzerebbe questi percorsi. Se il risultato fosse una diminuzione dell'importanza di questi batteri, ciò potrebbe segnalare un potenziale nuovo trattamento per l'infiammazione correlata all'IBD. Quel trattamento potrebbe essere più sostenibile di altre terapie, come la prescrizione di steroidi per combattere l'infiammazione, dice.
Sul fronte dei lemuri, la comprensione dei microbiomi di lemure potrebbe aiutare i custodi dello zoo a dare agli animali una dieta ottimale. Ma potrebbe anche aiutare con la conservazione. "Tra l'interruzione dell'habitat e il cambiamento climatico, molte gamme di animali cambieranno in natura", afferma McKenney, "e quando cambi la gamma, cambi anche con quali piante entrano in contatto e con quali alimenti risorse che avranno. ”Conoscere meglio le conseguenze microbiche potrebbe aiutare gli ambientalisti a determinare la probabilità che i lemuri selvatici sopravvivano a quei cambiamenti e cosa possono fare per aiutare.
Amanda Perofsky, dottoranda in biologia all'Università del Texas ad Austin, che studia il sifaka di Verraux (un altro tipo di lemure che mangiano le foglie), afferma che i risultati di questo documento sono promettenti e "molto accurati". Tuttavia, vorrebbe vedere uno studio simile condotto sui lemuri allo stato brado. Un grande vantaggio dello studio dei lemuri in cattività presso il Duke Lemur Centre è che i ricercatori conoscono le condizioni esatte dei lemuri per tutta la vita. Tuttavia, "non è possibile replicare veramente la dieta di un animale selvatico", afferma Perofsky, che non è stato coinvolto nel recente studio. Inoltre, "sono limitati al numero di animali che hanno in cattività".
La buona notizia è che tutto ciò che apprendiamo sull'intestino di primati potrebbe eventualmente favorire la salute umana, afferma Katherine Ryan Amato, un'antropologa biologica che studia i microbi intestinali alla Northwestern University. "Molte ricerche microbiche, in una certa misura, mancano di questo contesto evolutivo", afferma, "in particolare per quanto riguarda i confronti con i nostri parenti evolutivi più vicini, i primati non umani".
E nel caso di umani e lemuri, ulteriori ricerche potrebbero essere proprio ciò che il medico ha ordinato. Lemuri di ogni genere minacciati dalla deforestazione, dal commercio illegale di animali domestici e dalla caccia di cibo. Inoltre, dati i loro millenni di distinta evoluzione dagli altri primati, qualsiasi tratto condiviso che potrebbero avere con i primati che si sono evoluti al di fuori del Madagascar può aiutare i ricercatori a comprendere meglio l'evoluzione di entrambi gli animali, anche quando quegli animali camminano su due zampe e indossano abiti.
