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

 

Forman lo que se define como microbiota.

 

Además, representa un potencial objeto de estudio ya que nuestro conocimiento de estas comunidades y los mecanismos de simbiosis con el entorno o el huésped es escaso. (1)

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 (2).

Los huéspedes y la comunidad microbiana asociada forman entidades funcionales, denominadas holobiontes, donde la microbiota desempeña un papel crucial en el funcionamiento del primero (3).

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 1013 células de estos microorganismos comensales.

De los 6,50 metros del tracto digestivo, que alberga, con diferencia, la mayor biomasa de microorganismos comparado con las demás superficies del cuerpo humano, cada mililitro del intestino grueso alberga aproximadamente 1011 células microbianas, a diferencia de las 108 del intestino delgado.

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.

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

La composición de la microbiota es como nuestra huella dactilar, las proporciones relativas de cada filo varían entre individuos e, incluso durante el curso de la vida a causa de los factores genéticos, ambientales y culturales.

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 en comunidad interactúan entre ellos y con la planta huésped, de modo que es un factor clave el identificar esta diversidad del microbioma.

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 manipulación del microbioma de la planta puede permitir una mejora en el estado de salud de la planta a través de una reducción de la incidencia de enfermedades, incrementar la producción agrícola, reducir los insumos químicos y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, resultando en una práctica agrícola más sostenible. 

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.

 

Una nueva era en la identificación de microorganismos empezó en 1987 cuando Carl Woese describió las relaciones filogenéticas en el campo de las bacterias usando el marcado evolutivo de las secuencias conservadas 16S rDNA (16), usado en metagenómica.  Las técnicas de secuenciación masiva han sido ampliamente aceptadas ya que permiten la identificación de miles de millones de secuencias en una muestra, revelando la abundancia incluso de especies de microorganismos menos conocidas.

 

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