Dong L, Du Y, Qiu F, Zhang M, Wang X, Zhu X, Yao Y, Li J, Ji X, Zhu X. · Frontiers in microbiology · 2025

Metagenomic insights reveal the differences in the community composition and functional characteristics of the sea turtle microbiomes based on host species and tissue region.

Resumo em português

Introdução e métodos As tartarugas marinhas foram propostas como indicadores de saúde de ecossistemas marinhos devido à sua longevidade e caráter migratório, mas enfrentam sérias ameaças causadas por diversos fatores. As comunidades microbianas presentes nos animais desempenham papel importante na saúde e na doença. Nosso estudo visa realizar uma avaliação detalhada do microbioma das tartarugas marinhas por meio do exame das comunidades microbianas oral, nasal e cloacal de três espécies: tartaruga-verde (Chelonia mydas), tartaruga-de-pente (Eretmochelys imbricata) e tartaruga-cabeçuda (Caretta caretta), utilizando sequenciamento metagenômico. Resultados Utilizando aproximadamente 705,81 GB de dados de sequenciamento metagenômico de 63 amostras coletadas de diferentes espécies de tartarugas e regiões teciduais, criamos um catálogo não redundante de genes microbianos de tartarugas marinhas (STMGC) contendo 10.733.232 genes únicos por meio da desredundância de quadros de leitura abertos (ORFs). Nossas descobertas revelaram que os microbiomas das tartarugas marinhas foram compostos principalmente por Pseudomonadota (anteriormente Proteobacteria) e Bacteroidota (anteriormente Bacteroidetes). A região tecidual foi um fator-chave que afetou a variabilidade no microbioma das tartarugas marinhas, com a tartaruga-verde mostrando diferenças notáveis entre as três espécies de tartarugas. Pseudomonadota foi significativamente mais abundante em amostras orais, enquanto Bacteroidota prevaleceu nas amostras nasais. Campylobacterota foi identificada como significativamente mais abundante em amostras cloacais. Importante destacar, descobrimos 389 gêneros e 1.445 espécies de potenciais patógenos dentro do microbioma das tartarugas marinhas, indicando riscos patogênicos potenciais que requerem investigação adicional junto à culturomia. Além disso, nosso estudo evidenciou diferenças funcionais significativas entre as três espécies de tartarugas e regiões teciduais. Vale notar que, entre as três tartarugas, genes de resistência a antibióticos são mais prevalentes na tartaruga-de-pente, enquanto genes de virulência são mais abundantes na tartaruga-cabeçuda. Ademais, nas três regiões teciduais, genes de resistência a antibióticos são mais elevados em amostras orais, ao passo que genes de virulência são mais extensos em amostras cloacais. Conclusão Os achados de nosso estudo demonstram que a composição microbiana e as funções nessas tartarugas marinhas exibem variações específicas por espécie e por região tecidual. As implicações dessas associações e os mecanismos subjacentes fornecem não apenas insights valiosos para investigações futuras sobre as comunidades microbianas das tartarugas, mas também estabelecem a base para estudos adicionais sobre as inter-relações da saúde entre tartarugas marinhas, animais marinhos e terrestres, humanos e o meio ambiente, bem como para a definição dos fatores do conceito "One Health".

Resumo original em inglês

Introduction and methods Sea turtles have been proposed as health indicators of marine ecosystems for their characteristic of longevity and migratory, but they are facing serious threats due to various factors. The microbial communities within animals play an important role in health and disease. Our study aims to explore a thorough evaluation of the sea turtle microbiome by examining the oral, nasal, and cloacal microbial communities of three species: green turtles, hawksbills, and loggerheads, through metagenomic sequencing. Results Utilizing approximately 705.81 GB of metagenomic sequencing data from 63 samples collected from different turtle species and tissue regions, we created a nonredundant sea turtle microbial gene catalog (STMGC) containing 10,733,232 unique genes through the de-redundancy of open reading frames (ORFs). Our findings revealed that the sea turtle microbiomes were primarily composed of Pseudomonadota (formerly Proteobacteria ) and Bacteroidota (formerly Bacteroidetes ). The tissue region was a key factor affecting the variability in the sea turtle microbiome, with green turtles showing notable differences among the three turtle species. Pseudomonadota was significantly more abundant in oral samples, while Bacteroidota was more prevalent in nasal samples. Campylobacterota was identified as significantly more abundant in cloacal samples. Importantly, we discovered 389 genera and 1,445 species of potential pathogens within the sea turtle microbiome, indicating potential pathogenic risks that warrant further investigation alongside culturomics. Additionally, our study highlighted significant functional differences among the three turtles and tissue regions. It is worth noting that among the three sea turtles, antibiotic resistance genes are more prevalent in hawksbills, while virulence genes are more abundant in loggerheads. Moreover, within the three tissue regions, antibiotic resistance genes are higher in oral samples, while virulence genes are more extensive in cloacal samples. Conclusion The findings in our study demonstrate that the microbial composition and function in these sea turtles exhibit both species-specific and region-specific variations. The implications of these associations and the underlying mechanisms not only provide valuable insights for future studies on the microbial communities of turtles, but also lay the foundation for further research on the health interrelationships among sea turtles, marine and terrestrial animals, humans and the environment, and for defining "One Health" factors.