Research Article

A comparative study of the microbiomes of the ticks Rhipicephalus microplus and Hyalomma anatolicum

Étude comparative des microbiomes des tiques Rhipicephalus microplus et Hyalomma anatolicum

¹ Department of Parasitology, University of Veterinary & Animal Sciences, 54000 Lahore, Pakistan
² Institute of Biochemistry and Biotechnology, University of Veterinary & Animal Sciences, 54000 Lahore, Pakistan

^* Corresponding author: imran.rashid@uvas.edu.pk

Received: 7 May 2024
Accepted: 11 November 2024

Abstract

Hyalomma anatolicum and Rhipicephalus microplus are tick species that are important vectors of numerous pathogens affecting both humans and livestock. Endosymbionts, such as Coxiella-like endosymbionts (CLE), Francisella-like endosymbionts (FLE), and Candidatus Midichloria, play a crucial role in the physiology and vector competence of these ticks. In this study, we investigated the microbial composition of H. anatolicum and R. microplus from four geographically distinct regions of Pakistan to assess whether environmental differences influence their microbiomes. We analyzed the ticks’ gut microbiome targeting the V3-V4 hypervariable region of 16S rRNA for Illumina 16S metagenome NGS sequencing and processed overall 144 ticks. Analysis of gut bacterial composition resulted in observation of 1200 R. microplus and 968 H. anatolicum unique amplicon sequencing variants (ASVs). Relative abundance, Alpha diversity (Shannon, Faith’s phylogenetic distance) and beta diversity metrics (Bray–Curtis, Jaccard and UniFrac) were analyzed and revealed that H. anatolicum ticks have significantly unique and diverse microbial communities with Acinetobacter indicus and Francisella-like endosymbionts dominating as opposed to Candidatus Midichloria. Rhipicephalus microplus exhibited results consistent with the previous studies with no major changes in microbiome including Coxiella-like endosymbionts as the major contributor. These findings suggest that geographical and environmental factors play a significant role in shaping the tick microbiome, with potential consequences for disease transmission and tick survivability. Further research is needed to elucidate the functional roles of these microbial shifts and their impact on public health and livestock in affected regions.

Résumé

Hyalomma anatolicum et Rhipicephalus microplus sont des espèces de tiques qui sont d’importants vecteurs de nombreux agents pathogènes affectant à la fois les humains et le bétail. Les endosymbiontes, tels ceux de type Coxiella (CLE), de type Francisella (FLE) et Candidatus Midichloria, jouent un rôle crucial dans la physiologie et la compétence vectorielle de ces tiques. Dans cette étude, nous avons étudié la composition microbienne de H. anatolicum et R. microplus de quatre régions géographiquement distinctes du Pakistan pour évaluer si les différences environnementales influencent leurs microbiomes. Nous avons analysé le microbiome intestinal des tiques en ciblant la région hypervariable v3-v4 de l’ARNr 16S pour le séquençage 16S NGS Illumina du métagénome et avons traité au total 144 tiques. L’analyse de la composition bactérienne intestinale a permis d’observer 1200 (R. microplus) et 968 (H. anatolicum) variants de séquençage d’amplicons (ASV) uniques. L’abondance relative, la diversité alpha (distance phylogénétique de Shannon, Faith) et les mesures de diversité bêta (Bray–Curtis, Jaccard et UniFrac) ont été analysées, ce qui a révélé que les tiques H. anatolicum ont des communautés microbiennes particulièrement uniques et diversifiées, avec des endosymbiontes de type Acinetobacter indicus et Francisella dominants, par opposition à Candidatus Midichloria. Rhipicephalus microplus a présenté des résultats cohérents avec les études précédentes, sans changement majeur du microbiome, y compris les endosymbiontes de type Coxiella comme contributeurs majeurs. Ces résultats suggèrent que les facteurs géographiques et environnementaux jouent un rôle important dans la formation du microbiome des tiques, avec des conséquences potentielles sur la transmission des maladies et la survie des tiques. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour élucider les rôles fonctionnels de ces changements microbiens et leur impact sur la santé publique et le bétail dans les régions touchées.