Genomica per lo studio delle relazioni evolutive tra ospite ed endosimbionte: il caso di Ixodes ricinus e Midichloria mitochondrii.

Ticks, especially Ixodes ricinus, are widely recognized for their role in transmitting a range of pathogens to humans and animals. However, beyond their well-known pathogenic associations, these ticks also maintain symbiotic relationships with various microorganisms. One such microorganism is that of Midichloria mitochondrii, an endosymbiotic bacterium notable for its remarkable ability to reside within its host’s mitochondria. In this study, we focused on understanding the evolutionary relationship between the mitochondrial genome of I. ricinus and M. mitochondrii, paying special attention to how they might have co-evolved in different lineages. To achieve this, we analyzed high-throughput sequencing data obtained from I. ricinus populations sampled across Europe. Our aim was to determine the prevalence of M. mitochondrii in these populations and assess how its symbiotic presence affected their distribution. We used a variety of bioinformatic tools to perform taxonomic classification, estimate symbiont abundance, and conduct genome mapping. Our workflow culminated in the reconstruction of population-based phylogenetic trees, which we then utilized to explore the evolutionary patterns within these tick populations. Our results revealed clear genetic clustering of M. mitochondrii, suggesting that both geographic and environmental factors may play a significant role in shaping symbiont distribution. Additionally, the phylogenetic analyses indicated that vertical transmission (from mother to offspring) is likely the dominant mode of inheritance for M. mitochondrii, although the possibility of horizontal transmission cannot be entirely dismissed.

Le zecche, in particolare Ixodes ricinus, sono generalmente riconosciute per il loro ruolo nella trasmissione di una vasta gamma di agenti patogeni agli esseri umani e agli animali. Tuttavia, oltre alle loro ben note associazioni patogene, queste zecche intrattengono anche relazioni simbiotiche con diversi microrganismi. Tra questi, uno dei più rilevanti è Midichloria mitochondrii, un batterio endosimbionte notato per la sua capacità unica di risiedere all'interno dei mitocondri dell'ospite. In questo studio, abbiamo focalizzato sulla comprensione della relazione evolutiva tra il genoma mitocondriale di I. ricinus e quello di M. mitochondrii, con un'attenzione particolare alle modalità con cui potrebbero aver co-evoluto in differenti linee evolutive. A tal fine, abbiamo analizzato dati di sequenziamento ad alta capacità ottenuti da popolazioni di I. ricinus campionate in diverse regioni europee. Il nostro obiettivo era di determinare la prevalenza di M. mitochondrii in queste popolazioni e valutare come la presenza simbiotica ha influenzato la loro distribuzione. Abbiamo utilizzato una serie di strumenti bioinformatici per effettuare la classificazione tassonomica, stimare l’abbondanza del simbionte e realizzare il mapping genomico. Il nostro lavoro si è concluso con la ricostruzione di alberi filogenetici basati su dati di popolazione, che ci hanno permesso di esplorare il modello evolutivo delle popolazioni di I. ricinus. I risultati hanno evidenziato un chiaro raggruppamento genetico di M. mitochondrii, suggerendo che fattori geografici e ambientali possano svolgere un ruolo significativo nel determinare la distribuzione del simbionte. Inoltre, le analisi filogenetiche indicano che la trasmissione verticale (da madre a prole) sia probabilmente la modalità predominante di ereditarietà di M. mitochondrii per i nostri campioni, sebbene non si possa escludere la possibilità di una trasmissione orizzontale.