Une nouvelle base de données révèle la présence de bactéries magnétiques chez les animaux
Julianna Martin, une doctorante de l’UCF qui travaille avec le biologiste Robert Fitak, recueille soigneusement un échantillon de larmes de tortue pour tester la présence de bactéries magnétiques. Fitak et son équipe d’étudiants chercheurs se concentrent sur l’examen d’échantillons de tortues vertes et caouannes pour étudier plus en détail les bactéries magnétiques. Crédit : Université de Floride centrale
La remarquable capacité des animaux migrateurs à naviguer et à se souvenir de leurs itinéraires peut être attribuée à une sensibilité non seulement aux champs magnétiques de la Terre, mais peut-être à une interaction avec les bactéries magnétiques vivant à l’intérieur d’eux.
La relation entre ces bactéries magnétiques et les animaux dans lesquels elles résident n’est pas encore entièrement comprise, mais le professeur adjoint du département de biologie de l’UCF, Robert Fitak, a récemment compilé une base de données d’ADN animal qui contient des centaines de millions de séquences montrant la présence de divers types de bactéries magnétiques à utiliser comme outil dans sa quête pour en savoir plus.
La base de données marque une avancée dans ses recherches et s’appuie sur des hypothèses et des analyses antérieures publiées en 2020 en collaboration avec des collègues du Royaume-Uni et d’Israël.
En 2021, Fitak a continué à parcourir les bases de données pour catégoriser les animaux susceptibles d’héberger des bactéries magnétiques et s’il existe des modèles répandus.
« La première étude que nous avons menée a consisté à examiner les ensembles de données existants et à résumer où nous avons trouvé cette bactérie chez différents animaux », explique-t-il.
« Nous avons étudié environ 50 000 études scientifiques antérieures. Nous avons maintenant élargi cette recherche à l’étude d’une base de données mondiale d’informations génétiques et nous avons pu résumer où se trouvent ces bactéries en nous basant sur des milliards de séquences génétiques. »
La base de données a été publiée plus tôt cette année dans Données en brefet il emprunte des informations provenant des archives de lecture de séquences accessibles au public du Centre national d’information sur la biotechnologie.
Fitak s’est concentré sur l’organisation de séquences d’ADN provenant de différentes espèces animales qui correspondent à des bactéries magnétiques connues pour aider lui et d’autres chercheurs à affiner leurs efforts dans l’examen des rôles environnementaux et écologiques des bactéries magnétiques ou pour identifier des animaux hôtes potentiels.
Une boussole interne ?
Fitak et ses collègues utilisent les données raffinées pour identifier les organismes hôtes potentiels des bactéries magnétiques et pour fournir un contexte plus large pour examiner les rôles qu’elles peuvent jouer chez les animaux, par exemple pour la navigation.
« En fin de compte, si nous comprenons mieux comment les animaux se déplacent, cela sera utile pour la conservation des espèces menacées ou protégées », explique Fitak. « Si nous savons où ils vont se déplacer et comment, cela peut nous aider à prendre des décisions de gestion plus précises. »
Il souhaite savoir si les bactéries magnétiques résident dans des régions de l’animal, de manière à pouvoir les détecter, par exemple dans certaines parties du système nerveux. Fitak pense qu’elles pourraient servir d’aide à la navigation pour les animaux ou fournir un coup de pouce supplémentaire aux créatures comme les oiseaux ou les tortues de mer qui utilisent déjà le champ magnétique terrestre pour se déplacer sur de longues distances.
« C’est presque comme une boussole microbienne et nous étudions comment cela pourrait fonctionner », explique Fitak. « Nous pensons que les animaux utilisent déjà le champ magnétique de la Terre comme une boussole. »
Il ajoute qu’un autre avantage potentiel est que les scientifiques peuvent étudier la manière dont les animaux détectent les champs magnétiques et potentiellement imiter la manière dont ils sont utilisés dans diverses applications telles que l’administration de médicaments.
Cependant, il n’existe aucune preuve concluante que ces animaux utilisent ou non les bactéries magnétiques pour se déplacer, explique Fitak.
« Le principal résultat de nos recherches jusqu’à présent est que nous ne savons pas encore si ces bactéries détectent les bactéries présentes dans l’animal, mais nous avons la preuve qu’elles vivent dans ces animaux », dit-il.
« Mais ce que nous avons appris, c’est que nous pouvons utiliser des étiquettes génétiques qui sont des signatures pour les bactéries qui fabriquent des aimants, et nous avons identifié ces signatures génétiques de ces bactéries à l’intérieur de divers animaux, y compris les humains. »
Ces types de bactéries vivent souvent dans des sédiments ou des boues où il n’y a pas beaucoup d’oxygène, explique Fitak. Elles assemblent des « chaînes » de fer microscopiques et magnétisées pour faciliter leur déplacement, dit-il.
On ne sait pas exactement comment les organismes se retrouvent avec ces bactéries à l’intérieur d’eux, mais on suppose que cela se produit peut-être par absorption ou par consommation, explique Fitak.
« À ce jour, les résultats de nos projets montrent que ces bactéries magnétiques semblent être un composant régulier du microbiome de nombreuses espèces », explique-t-il. « Nous espérons que nos futurs travaux montreront si elles sont simplement recueillies par hasard dans l’environnement, si elles constituent un composant fonctionnel de la détection magnétique pour un animal hôte ou si elles sont dues à une autre raison inconnue. »
Focus sur les tortues marines
Fitak et son équipe d’étudiants chercheurs se concentrent sur l’examen d’échantillons de tortues vertes et caouannes pour étudier plus en détail les bactéries magnétiques.
« Les tortues marines sont une sorte de modèle de navigation animale », explique-t-il. « Nous avons testé nos hypothèses sur les tortues marines car elles se déplacent vers des endroits très précis avec une grande précision. »
Il était tout naturel de se concentrer sur les tortues marines, car on sait qu’elles possèdent des bactéries magnétiques et qu’elles dépendent du champ magnétique terrestre pour migrer, explique Fitak. Le groupe de recherche sur les tortues marines de l’UCF a également joué un rôle déterminant dans l’obtention d’échantillons de tortues, dit-il.
Julianna Martin, une étudiante au doctorat travaillant avec Fitak, a aidé à analyser et à collecter près de 150 échantillons de tortues marines.
« Je travaille en laboratoire pour extraire l’ADN des échantillons et j’utilise la génomique pour identifier les bactéries présentes dans les échantillons et celles qui fabriquent des aimants que nous recherchons », explique-t-elle. « Je n’aurais pas pu collecter les échantillons sans l’aide du groupe de recherche sur les tortues marines de l’UCF. C’est un travail d’équipe. »
Martin et les scientifiques du groupe de recherche sur les tortues marines de l’UCF collectent délicatement des échantillons de larmes à l’aide d’écouvillons souples auprès de femelles nicheuses – qui entrent dans un état presque proche de la transe lorsqu’elles pondent leurs œufs – et de juvéniles dans le lagon de l’Indian River.
Les tortues produisent de grosses larmes gluantes lorsqu’elles sont sur terre pour garder leurs yeux humides, et les recueillir prend environ 30 secondes, explique Martin.
« Nous avons commencé par les canaux lacrymaux, car ils sont associés à des nerfs qui sont potentiellement associés au sens magnétique des animaux », explique-t-elle. « D’un point de vue biologique, il est logique de les observer et il est facile de recueillir des larmes de tortues marines. »
Martin dit qu’elle est satisfaite de leurs progrès jusqu’à présent, mais espère que leur élan propulsera leurs recherches vers des conclusions plus définitives.
« Cette recherche est vraiment passionnante », dit-elle. « Personne ne les recherchait spécifiquement chez les tortues marines. Je voudrais savoir d’où elles viennent et quelles espèces de bactéries productrices d’aimants chaque espèce de tortue marine possède. C’est encore loin, mais pour l’instant nous travaillons à décrire “sont-elles là ?” et “d’où viennent-elles ?” »
Le potentiel de partager la découverte unique de bactéries magnétiques aidant les animaux à s’orienter est vraiment merveilleux, déclare Fitak.
« Ce qui est passionnant, c’est de pouvoir dire aux gens qu’il existe dans ce monde des bactéries qui fabriquent des aimants », dit-il. « Les gens sont stupéfaits, et ce serait incroyable si les animaux utilisaient effectivement ces bactéries magnétiques pour s’orienter. »
Fitak encourage les chercheurs intéressés par l’étude des bactéries magnétiques à explorer les données qu’il a compilées.
Plus d’information:
Robert R. Fitak, Le magnéto-microbiome : un ensemble de données sur la distribution métagénomique des bactéries magnétotactiques, Données en bref (2024). DOI: 10.1016/j.dib.2024.110073
Fourni par l’Université de Floride centrale
Citation:Une nouvelle base de données révèle la présence de bactéries magnétiques chez les animaux (2024, 9 juillet) récupéré le 9 juillet 2024 à partir de
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