DOI: https://doi.org/10.3389/fcimb.2025.1639426
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41163851
تاريخ النشر: 2025-10-14
المؤلف: Nandini Rai وآخرون
الموضوع الرئيسي: إدارة الأمراض في تربية الأحياء المائية والميكروبيوتا
نظرة عامة
تلعب الميكروبات المعوية دورًا حيويًا في صحة وعلم وظائف الأعضاء للكائنات المائية، مما يؤثر بشكل كبير على تغذيتها وعمليات الأيض والاستجابات المناعية. تسلط هذه المراجعة الضوء على تنوع ووظائف المجتمعات الميكروبية المعوية في الأسماك العظمية والمحار، مع الإشارة إلى الفروق الواضحة بين الأنواع العذبة والبحرية، بالإضافة إلى الاختلافات بين مجموعات المحار. تؤكد المراجعة على أهمية هذه الميكروبات في هضم الركائز الغذائية المعقدة، وامتصاص العناصر الغذائية، وتخليق المستقلبات الأساسية، التي تعتبر حاسمة لصحة المضيف. يتأثر تركيب هذه المجتمعات الميكروبية بمجموعة من العوامل البيئية، بما في ذلك درجة حرارة الماء، والملوحة، ودرجة الحموضة، إلى جانب العوامل الخاصة بالمضيف مثل الوراثة والنظام الغذائي. فهم هذه التفاعلات أمر ضروري لتعزيز صحة الأمعاء واستخدام العناصر الغذائية في تربية الأحياء المائية.
تؤكد الخاتمة على الاعتراف بالمجتمعات الميكروبية المرتبطة بالأمعاء في الأسماك والمحار كـ “عضو إضافي” وظيفي يؤثر بشكل كبير على فسيولوجيا المضيف وكفاءة الأيض. تختلف هذه التجمعات الميكروبية بشكل كبير بين الأنواع والمجموعات، مما يعكس تفاعل الأدوار البيئية والظروف البيئية. تساهم الميكروبات المعوية في نمو المضيف وصحته من خلال عمليات مثل التحلل الإنزيمي للركائز المعقدة وتخليق الفيتامينات. على الرغم من التقدم في هذا المجال، لا تزال الآليات الدقيقة التي تحكم هذه التفاعلات غير مفهومة بشكل كافٍ. يجب أن تهدف الأبحاث المستقبلية إلى توضيح تأثير الميكروبات المعوية على التعبير الجيني للمضيف ومسارات الأيض، باستخدام نهج متعدد الأوميات المتكاملة. بالإضافة إلى ذلك، فإن إمكانيات هذه المجتمعات الميكروبية كمصدر لجزيئات نشطة حيويًا للأدوية وممارسات تربية الأحياء المائية المستدامة تقدم فرصًا مثيرة لمزيد من الاستكشاف.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث العلاقات المعقدة بين المجتمعات المتعددة الميكروبات المتنوعة – بما في ذلك البكتيريا، والعتائق، والفيروسات، والخمائر، والطلائعيات – والكائنات المائية مثل الأسماك والمحار. تسكن هذه المجتمعات الميكروبية مناطق مختلفة داخل المضيف، بما في ذلك الجهاز الهضمي، ويتأثر تركيبها بالعوامل البيئية والخصائص الخاصة بالمضيف مثل الوراثة والنظام الغذائي. على الرغم من التباين، غالبًا ما تستمر ميكروبات الأمعاء الأساسية، حيث تلعب أدوارًا حاسمة في التوازن الفسيولوجي، وامتصاص العناصر الغذائية، ووظيفة المناعة، والدفاع ضد مسببات الأمراض. لقد عززت التقدمات الأخيرة في أدوات التحليل على مستوى الخلية الواحدة فهمنا لتفاعلات المضيف والميكروبات، لا سيما في الأسماك والمحار، حيث لا يزال المعرفة محدودة.
تسلط الورقة الضوء على نتائج مهمة من دراسات مختلفة تستكشف ديناميات الميكروبات المعوية فيما يتعلق بصحة المضيف وتطوره. على سبيل المثال، أظهرت الأبحاث على الأسماك الهجينة ذات التكيفات الغذائية المختلفة أنه بينما كانت التركيبات الميكروبية الأولية متشابهة، حدثت تغييرات كبيرة خلال مراحل التطور اللاحقة، مرتبطة بالتغيرات الغذائية. بالإضافة إلى ذلك، أشارت الدراسات على الجمبري البينيدي إلى أن تركيب الميكروبات المعوية يتأثر بالملوحة ويمكن أن يؤثر على الاستجابات المناعية ومقاومة الأمراض. تهدف المراجعة إلى تجميع المعرفة الحالية حول هذه التفاعلات، مع التأكيد على إمكانيات الاستراتيجيات المدفوعة بالميكروبات لتعزيز إنتاجية تربية الأحياء المائية وتعزيز نظم الغذاء المائية المستدامة.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على العلاقة المعقدة بين الميكروبات المعوية وصحة وفسيولوجيا التغذية للأسماك العذبة والبحرية، بالإضافة إلى المحار. في الأسماك العذبة، مثل *Oncorhynchus mykiss* و *Ctenopharyngodon idella*، تظهر الميكروبات المعوية مرونة تجاه التغيرات البيئية، مع وجود أجناس بكتيرية محددة مثل *Bacillus* تساهم في تحلل السليلوز والصحة العامة. تشمل الفصائل السائدة في هذه الأسماك Proteobacteria وFirmicutes وActinobacteria، التي تلعب أدوارًا حاسمة في الهضم، وتعديل المناعة، وامتصاص العناصر الغذائية. في المقابل، تظهر الأسماك البحرية، مثل *Salmo salar* والأسماك الجراحية، تنوعًا ميكروبيًا أكبر بسبب الضغوط الانتقائية للبيئات المالحة، مع مجتمعات ميكروبية متميزة تتكيف مع أنظمتها الغذائية اللاحمة أو العشبية.
تناقش القسم أيضًا آثار الميكروبات المعوية في تربية الأحياء المائية للمحار، وخاصة الجمبري، حيث يرتبط اختلال الميكروبات بمختلف الأمراض التي تسببها مسببات الأمراض الفيروسية والبكتيرية. لا تساعد الميكروبات المعوية في الجمبري فقط في تحلل العناصر الغذائية، بل تؤثر أيضًا على الاستجابات المناعية والصحة العامة. تؤكد النتائج على أن الميكروبات المعوية هي مساهمات نشطة في العمليات الأيضية ومرونة الكائنات المائية، مما يبرز أهمية فهم هذه المجتمعات الميكروبية لتحسين ممارسات تربية الأحياء المائية وإدارة صحة الأسماك. بشكل عام، توضح الأبحاث أن علم البيئة الغذائية والعوامل البيئية هي عوامل حاسمة في تشكيل تركيب ووظيفة الميكروبات المعوية عبر أنواع مائية مختلفة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fcimb.2025.1639426
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41163851
Publication Date: 2025-10-14
Author(s): Nandini Rai et al.
Primary Topic: Aquaculture disease management and microbiota
Overview
The gastrointestinal microbiota plays a vital role in the health and physiology of aquatic organisms, significantly impacting their nutrition, metabolism, and immune responses. This review highlights the diversity and functionality of gut microbial communities in finfish and shellfish, noting distinct differences between freshwater and marine species, as well as variations among shellfish taxa. The review emphasizes the importance of these microbes in digesting complex dietary substrates, assimilating nutrients, and synthesizing essential metabolites, which are crucial for host health. The composition of these microbial communities is influenced by a range of environmental factors, including water temperature, salinity, and pH, alongside host-specific factors such as genetics and diet. Understanding these interactions is essential for enhancing gut health and nutrient utilization in aquaculture.
The conclusion underscores the recognition of gut-associated microbial communities in fish and shellfish as a functional “accessory organ” that significantly affects host physiology and metabolic efficiency. These microbial assemblages vary considerably among species and groups, reflecting the interplay of ecological roles and environmental conditions. The gut microbiota contributes to host growth and health through processes like enzymatic degradation of complex substrates and vitamin biosynthesis. Despite advancements in the field, the precise mechanisms governing these interactions remain inadequately understood. Future research should aim to elucidate the impact of gut microbiota on host gene expression and metabolic pathways, employing integrative multi-omics approaches. Additionally, the potential of these microbial communities as a source of bioactive molecules for pharmaceuticals and sustainable aquaculture practices presents exciting opportunities for further exploration.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the intricate relationships between diverse polymicrobial communities—including bacteria, archaea, viruses, yeasts, and protists—and aquatic organisms such as fish and shellfish. These microbial communities inhabit various niches within the host, including the gastrointestinal tract, and their composition is influenced by environmental factors and host-specific traits like genetics and diet. Despite variability, a core gut microbiota often persists, playing crucial roles in physiological homeostasis, nutrient assimilation, immune function, and pathogen defense. Recent advancements in single-cell analytical tools have enhanced our understanding of host-microbe interactions, particularly in fish and shellfish, where knowledge remains limited.
The paper highlights significant findings from various studies that explore the dynamics of gut microbiota in relation to host health and development. For instance, research on hybrid fish with differing dietary adaptations revealed that while initial microbial compositions were similar, significant changes occurred during later developmental stages, correlating with dietary shifts. Additionally, studies on penaeid shrimp indicated that gut microbiota composition is affected by salinity and can influence immune responses and disease resistance. The review aims to synthesize current knowledge on these interactions, emphasizing the potential of microbiota-driven strategies to enhance aquaculture productivity and promote sustainable aquatic food systems.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the intricate relationship between gut microbiota and the health and nutritional physiology of freshwater and marine fish, as well as shellfish. In freshwater fish, such as *Oncorhynchus mykiss* and *Ctenopharyngodon idella*, the gut microbiota exhibits resilience to environmental changes, with specific bacterial genera like *Bacillus* contributing to cellulose breakdown and overall health. The dominant phyla in these fish include Proteobacteria, Firmicutes, and Actinobacteria, which play critical roles in digestion, immune modulation, and nutrient absorption. In contrast, marine fish, such as *Salmo salar* and surgeonfish, display greater microbial diversity due to the selective pressures of saline environments, with distinct microbial communities adapted to their carnivorous or herbivorous diets.
The section further discusses the implications of gut microbiota in shellfish aquaculture, particularly shrimp, where microbial dysbiosis is linked to various diseases caused by viral and bacterial pathogens. The gut microbiota in shrimp not only aids in nutrient breakdown but also influences immune responses and overall health. The findings underscore that gut microbiota are active contributors to the metabolic processes and resilience of aquatic organisms, emphasizing the importance of understanding these microbial communities for improving aquaculture practices and fish health management. Overall, the research illustrates that dietary ecology and environmental factors are pivotal in shaping gut microbiota composition and function across different aquatic species.