Trust your guts? The effect of gut section on diet composition and impact of Mus musculus on islands using metabarcoding

Abstract

1. DNA metabarcoding is widely used to characterize the diet of species, and it becomes very relevant for biodiversity conservation, allowing the understanding of trophic chains and the impact of invasive species. The need for cost‐effective biodiversity monitoring methods fostered advances in this technique. One question that arises is which sample type provides a better diet representation.

2. Therefore, with this study, we intended to evaluate if there were differences in diet estimates according to the section of the gastrointestinal tract analysed and which section(s) provided the best diet representation. Additionally, we intended to infer the ecological/economic impacts of an invader as a model of the potential effects in an originally mammal‐free ecosystem.

3. We examined the gut contents of the house mouse Mus musculus introduced to Cabo Verde, considering three sections: stomach, small intestine, and large intestine. We applied a DNA‐metabarcoding approach using two genetic markers, one specific for plants and another for invertebrates.

4. We showed that this invader consumed 131 taxa (73 plants and 58 invertebrates). We obtained significant differences in the composition of two of the three sections, with a higher incidence of invertebrates in the stomach and plants in the intestines. This may be due to stomach inhibitors acting on plants and/or to faster absorption of soft‐body invertebrates compared to the plant fibers in the intestines. We verified that the impact of this invader in the ecosystem is predominantly negative, as at least 50% of the ingested items were native, endemic, or economically important taxa, and only 19% of the diet items were exotics.

5. Overall, results showed the need to analyse only two gastrointestinal tract sections to obtain robust diet data, increasing the cost‐effectiveness of the method. Furthermore, by uncovering the native taxa most frequently preyed on by mice, this DNA‐metabarcoding approach allowed us to evaluate efficiently which are at the highest risk.

Abstract

In this article, we assessed the differences in diet estimates and potential ecological and economic impact measurements according to the section of the gastrointestinal tract (stomach, small and large intestine) analysed. We aimed to test which section(s) provided a better diet representation and putative impact of a common inland invader. For that, we examined the gut contents of house mice Mus musculus introduced to Cabo Verde Islands, applying a DNA‐metabarcoding approach. Our results demonstrated that with only two or the three gut sections it is possible to obtain robust diet and impact representations, and that there is a higher incidence of invertebrates in the stomach and of plants in the intestines. In addition, we were able to demonstrate efficiently and with much higher taxonomic resolution than using traditional methods that the impact of this invader is predominantly negative.

Abstract in Portuguese

O  metabarcoding de ADN é amplamente utilizado para a caracterização da dieta de espécies, e tornou‐se bastante relevante para a conservação da biodiversidade, permitindo a compreensão sobre cadeias tróficas e o impacto de espécies invasoras. A necessidade de métodos de monitorização da biodiversidade com uma boa relação custo‐benefício fomentaram avanços nesta técnica. Uma questão que se coloca é qual o tipo de amostra que fornece uma melhor representação da dieta. Deste modo, com este estudo, pretendemos avaliar se existem diferenças nas estimativas da dieta de acordo com a secção do tracto gastrointestinal analisada e qual(is) a(s) secção(ões) que proporciona(m) uma melhor representação da dieta. Adicionalmente, pretendemos inferir os impactos ecológicos/ económicos de um invasor como um modelo dos efeitos potenciais que este pode ter num ecossistema originalmente sem mamíferos. Analisámos os conteúdos gastrointestinais do rato doméstico Mus musculus introduzido em Cabo Verde, considerando três secções: estômago, intestino delgado e intestino grosso. Aplicámos uma abordagem de metabarcoding de ADN usando dois marcadores genéticos, um específico para plantas e outro para invertebrados. Mostrámos que este invasor consumiu 131 taxa (73 plantas e 58 invertebrados). Obtivemos diferenças significativas na composição de duas das três secções, com maior incidência de invertebrados no estômago e de plantas nos intestinos. Isto pode dever‐se a inibidores estomacais que agem sobre as plantas e/ ou à absorção mais rápida de invertebrados de corpo mole em comparação com as fibras vegetais nos intestinos. Verificámos que o impacto deste invasor no ecossistema é predominantemente negativo, pois pelo menos 50% dos itens ingeridos eram nativos, endémicos ou economicamente importantes e apenas 19% dos itens da dieta eram exóticos. De modo geral, os resultados mostraram a necessidade de analisar apenas duas secções do tracto gastrointestinal para obter dados robustos da dieta, aumentando a relação custo‐eficácia deste método. Além disso, ao descobrir os taxa nativos mais frequentemente predados por ratos, a abordagem de metabarcoding de ADN permitiu‐nos avaliar com eficiência quais estão sob maior risco.