Los microorganismos son seres fundamentales para el mantenimiento de la vida en la Tierra, forman comunidades en ambientes muy diversos como el suelo, los océanos, la atmosfera e incluso en o sobre nuestro propio organismo.

Forman lo que se define como microbiota.

Además, representa un potencial objeto de estudio ya que es escaso nuestro
conocimiento sobre estas comunidades y los mecanismos de simbiosis con el entorno
o el huésped.

El término “microbiota” se suele confundir con el microbioma, el cual comprende todo
el material genético dentro de una microbiota, así que también puede denominarse
metagenoma de la microbiota. Este concepto fue introducido por Lederberg y McCray
en 2001 al tratar de comprender la ecología de las comunidades microbianas

Los huéspedes y la comunidad microbiana asociada forman entidades funcionales,
denominadas holobiontes, donde la microbiota desempeña un papel crucial en el
funcionamiento del primero

El MICROBIOMA HUMANO

En un individuo de 70kg, su microbioma representa alrededor de 200gr y recientes estudios redefinen que, aproximadamente, hospeda unas 3,8 x 10 13 células de estos microorganismos comensales.

La mayoría de estudios del microbioma humano se focalizan en el microbioma del intestino grueso ya que esta comunidad alberga, con diferencia, la mayor biomasa de microorganismos comparado con las demás superficies del cuerpo humano. El tracto digestivo consiste en, aproximadamente, 6,50 metros repartido en tres órganos: el estómago, el intestino delgado y el intestino grueso. Cada mililitro de este últlimo órgano alberga aproximadamente 10 11 células microbianas, a diferencia de las 10 8 del intestino delgado. Al tracto digestivo le sigue la cavidad oral humana en abundancia de microorganismos.

Entre 150 y 400 especies de bacterias residen en el intestino humano y, la mayoría de estas pertenecen al filo Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria y Proteobacteria. La composición de la microbiota es como nuestra huella dactilar, las proporciones relativas de cada uno de estos filos varían notablemente entre individuos e, incluso, durante el curso de la vida a causa de los factores genéticos, ambientales y culturales.

Los aproximadamente 100 billones de microorganismos que habitan en el cuerpo humano establecen interacciones beneficiosas con el huésped influyendo tanto en su metabolismo como en su respuesta inmunitaria. Por ejemplo, son potenciales responsables del desarrollo, maduración y modulación del sistema inmune, tanto innato como adquirido, del propio individuo.

Alimentación

Una alimentación alta en fibra y baja en azúcares, grasas y carne como en los países orientales puede promover una microbiota más rica

Nacimiento

La formación de la microbiota intestinal empieza en el nacimiento. Los microorganismos fecales y vaginales transmitidos por la madre durante el parto vaginal, o los microorganismos del entorno en el caso de un parto por cesárea dan inicio a la colonización de esta.

Etapas de la vida

Nuestra microbiota varía tímidamente su composición a lo largo de los años, en etapas más avanzadas la riqueza general disminuye mientras que aumenta un cierto grupo de bacterias asociadas con la fragilidad.

Entorno y estilo de vida

El vivir en un entorno rural ayuda a promover una microbiota más rica, a la vez que evitar el sedentarismo.

EL MICROBIOMA EN AGRICULTURA

Las plantas están colonizadas por una asombrosa cantidad de microorganismos que pueden alcanzar densidades celulares mucho mayores que la cantidad de células vegetales. Constituyen un elemento esencial para el crecimiento y proliferación de una elevada diversidad de microorganismos, como bacterias, hongos, protistas, nemátodos y virus, que establecen complejas interacciones con la planta y tienen un rol clave en procesos ecológicos y fisiológicos que promueven su desarrollo, su productividad y su salud. Es lo que se conoce como microbioma de la planta.

Los microorganismos asociados a la planta interactúan con esta interviniendo en rutas metabólicas y fisiológicas de la planta, y pueden tener un papel relevante en la germinación de las semillas, el vigor de las plántulas, el crecimiento y desarrollo de las plantas, la nutrición, las enfermedades y la productividad . Ejemplos de estas interrelaciones serían la desaminación microbiana del ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC) que previene la señalización del etileno de la planta, permitiendo que la planta sea más tolerante al estrés ambiental o el desarrollo de la inmunidad innata de la planta tras estar expuesta a microorganismos a través de patrones moleculares asociados a ellos (MAMPs). A cambio, las plantas depositan su carbono fijado fotosintéticamente en su entorno directo, es decir, la filosfera, la rizosfera y la endosfera, proporcionando a la microbiota de una fuente de alimentación, influyendo en su composición y actividades.

En cambio, las alteraciones en este, por ejemplo, por condiciones abióticas como la temperatura, el pH y la humedad, también pueden causar una mayor susceptibilidad a patógenos o promover enfermedades.

De igual modo que el cuerpo humano alberga distintas abundancias de microorganismos según el nicho, en las plantas ocurre del mismo modo.

LA METAGENÓMICA

Estamos en pleno auge de comprensión del microbioma humano. Hace quince años, se sabía muy poco del inventario de microbios que habitan diferentes partes del cuerpo humano pero, a raíz del Proyecto del Microbioma Humano (2008), se potenció el valor del estudio de las comunidades de microorganismos en los distintos procesos biológicos de los individuos y su impacto en la salud humana.

La microbiología clásica involucra cultivos aislados de microorganismos del ambiente usando distintos medios de cultivo con nutrientes y condiciones específicas dependiendo del organismo objetivo, pero estas técnicas dependientes de cultivo pierden la mayoría de la diversidad microbiana de este ambiente ya que menos del 30% de las especies del microbioma humano son cultivables en el laboratorio.

La metagenómica se puede utilizar para estudiar la diversidad microbiana a través del marcador molecular 16S (para bacterias) y 18S (para eurcariotas). Además, la metagenómica funcional puede identificar nuevos genes funcionales, vías metabólicas microbianas, genes de resistencia a antibióticos y determinar interacciones y coevolución entre la microbiota y el huésped. La metatranscriptómica, la metaproteómica y la metabolómica representan enormes complementos para la comprensión del microbioma ya que permiten captar información sobre la expresión génica, abundancia de proteínas y metabolitos secretados por el microbioma en el momento de recolección de la muestra, respectivamente

MICROBIOMA EN LA SALUD Y NUTRICIÓN ANIMAL

En los últimos 30 años, la industria alimentaria animal ha experimentado un crecimiento sostenible y un incremento en su demanda mundial. España, referente en la producción de ganado porcino y aviar junto con otros miembros de la Unión Europea, ha invertido notablemente en el desarrollo tecnológico y legislativo en estos sectores para responder al reto planteado. La regulación que se persigue consta de tres pilares básicos: la seguridad alimentaria, el incremento en una producción sostenible y la salud animal, el concepto One Health.

Los análisis metagenómicos están participando en esta revolución tecnológica en sectores como el aviar, rumiantes o porcino, incrementando y maximizando la productividad y el control de calidad. Además de contribuir al desarrollo de productos (probióticos, prebióticos, simbióticos, postbióticos) dedicados a mejorar la salud y alimentación animal por medio de la modulación del microbioma.

Además, la identificación de marcadores bacterianos de manera precisa mediante tecnologías de secuenciación permite conocer los mecanismos de acción de estos aditivos, caracterizar la interacción microbioma-huésped, esencial en funcionamiento y equilibrio del animal, controlar procesos de zoonosis y vincular parámetros productivos a cada una de estas intervenciones, constituyendo una herramienta informativa de control, mejora y promoción.