Fin-tastic bacteria: Exploring the link between fish and its mucosal microbiome in aquaculture

[ES] Con el crecimiento de la industria acuícola, el interés en manipular los microbiomas de los peces para mejorar su salud ha aumentado, ya que estos desempeñan un papel crítico en funciones clave para el hospedador, como la digestión, el metabolismo de nutrientes, la resistencia a enfermedades y la respuesta inmunitaria. Los peces teleósteos poseen comunidades microbianas complejas en todas las superficies mucosas de su cuerpo. La piel, las branquias y el intestino, junto con sus microbiomas asociados, son esenciales para mantener la homeostasis de las barreras mucosas, actuando como intermediarios entre los peces y el ambiente que los rodea, además, están continuamente expuestos a agentes externos que pueden resultar estresantes. La estabilidad y resiliencia microbianas, consideradas características comunes de un microbioma sano, están asociadas con la homeostasis del hospedador. Por lo tanto, los cambios en la composición del microbioma podrían utilizarse para monitorizar cambios en la salud de los peces de cultivo. Actualmente, los avances en las técnicas de secuenciación y las herramientas bioinformáticas han revolucionado la capacidad de clasificar y monitorizar cambios en el microbioma, en donde la secuenciación del gen del ARN ribosómico 16S (rRNA 16S) es el método más utilizado. Las prácticas acuícolas tienen impacto en el microbioma, ya que factores como la manipulación de los peces, la densidad de cultivo, la concentración de oxígeno, los cambios en la temperatura y las enfermedades infecciosas pueden moldear el microbioma de las mucosas, ya que estas condiciones generan estrés en el hospedador y alteran la estabilidad de sus bacterias asociadas. Por estas razones, el objetivo de esta tesis ha sido caracterizar las comunidades microbianas de las barreras mucosas de peces de cultivo bajo la influencia de factores bióticos y abióticos, buscando definir biomarcadores microbianos que, en combinación con análisis transcriptómicos y metatranscriptómicos, puedan proporcionar información acerca de las interacciones entre el hospedador y el microbioma de la dorada (Sparus aurata) y el salmón Altántico (Salmo salar) con el fin de desarrollar soluciones y estrategias para mejorar su salud.

[CA] Amb el creixement de la indústria aqüícola, l'interés per manipular els microbiomes dels peixos per tal de millorar la seua salut ha augmentat, degut al seu paper fonamental en funcions clau per a l'hoste, com la digestió, el metabolisme de nutrients, la resistència a malalties, i la resposta immunitària. Els peixos teleostis posseïxen comunitats microbianes complexes en totes les superfícies mucoses del seu cos. La pell, les brànquies i l'intestí, juntament amb els seus microbiomes associats, són essencials per mantindre l'homeòstasi dins de la barrera mucosa, actuant com a intermediaris entre els peixos i l'ambient que els envolta, en estar exposats contínuament a factors d'estrés i agents externs. L'estabilitat i resiliència microbianes, considerades característiques comunes d'un microbioma saludable, estan associades amb l'homeòstasi de l'hoste. Per tant, els canvis en la composició del microbioma podrien utilitzar-se per a monitoritzar els canvis en la salut dels peixos de cultiu. Actualment, els avanços en les tècniques de seqüenciació i les ferramentes bioinformàtiques han revolucionat la capacitat de classificar i monitoritzar els canvis en el microbioma, on la seqüenciació del gen de l'ARN ribosòmic 16S (rRNA 16S) és el mètode més utilitzat. Les pràctiques aqüícoles tenen impacte en el microbioma, ja que factors com la manipulació dels peixos, la densitat de cultiu, la concentració d'oxigen, els canvis en la temperatura i les malalties infeccioses poden modelar el microbioma de la mucosa, ja que estes condicions generen estrés en l'hoste i alteren l'estabilitat dels seus bacteris associats. Per estes raons, l'objectiu d'esta tesi ha sigut caracteritzar les comunitats microbianes de la mucosa sota la influència de factors biòtics i abiòtics, buscant definir biomarcadors microbians que, en combinació amb anàlisis transcriptòmics i metatranscriptòmics, puguen proporcionar informació sobre les interaccions entre l'hoste i el microbioma de l'orada (Sparus aurata) i el salmó de l'Altàntic (Salmo salar) amb la finalitat de desenvolupar solucions i estratègies que milloren la salut dels peixos de cultiu.

[EN] With the growth of the aquaculture industry, there has been an increasing interest in manipulating fish microbiomes to improve fish health since they play a critical role in many host functions, such as digestion, nutrient metabolism, disease resistance, and immune response. Teleost fish are known to have complex microbial communities on every mucosal surface of the body. The skin, gill, and intestinal mucosa and their associated microbiomes are essential for maintaining homeostasis within the mucosal barrier, acting as an intermediary between fish and external environments by being continuously exposed to stressors and external agents. Microbial stability and resilience, considered common hallmarks of a healthy microbiome, are associated with host homeostasis. Hence, shifts in microbiome composition could be used to monitor changes in fish health. Nowadays, the advances in next-generation sequencing techniques and bioinformatic tools have revolutionised the ability to classify and monitor changes in microbial communities, making the sequencing of the 16S ribosomal RNA (16S rRNA) gene the most widely used approach. Aquaculture practices impact microbial communities, given that factors such as fish handling, stocking densities, oxygen concentrations, temperature variations, and infectious diseases can shape fish mucosal microbiomes as these conditions result in host stress and disrupt the stability of host-associated bacteria. For that reason, this thesis aimed to characterise mucosal microbial communities under different biotic and abiotic factors, to define microbial biomarkers, which, in combination with transcriptomic and metatranscriptomic analysis, will provide insights into host-microbiome interactions in gilthead seabream (Sparus aurata) and Atlantic salmon (Salmo salar) to develop solutions and strategies for fish health improvement.

Tesis por compendio