Los científicos se dan cuenta cada vez más de la importancia del intestino y otros microbios para nuestra salud y bienestar, pero un biólogo de la Universidad de California, Berkeley, pregunta si estos microbios, nuestra microbiota, también podrían haber desempeñado un papel en la formación de quienesson dirigiendo la evolución.
Los biólogos han reunido evidencia de que la interdependencia entre los animales y sus simbiontes, los organismos, típicamente bacterias, que viven en ellos o sobre ellos, tiene consecuencias para la evolución de ambos. Pero Michael Shapira, profesor asistente de biología integradora de UC Berkeley, cree que las diversas comunidades microbianas que albergamos tienen un efecto más profundo, aumentando significativamente la evolución en una colaboración íntima para la supervivencia.
en un artículo reciente en la revista Tendencias en ecología y evolución Shapira, que estudia los microbios intestinales del nematodo C. elegans, revisa la evidencia que demuestra cómo las microbiotas afectan y contribuyen a la evolución del huésped, ya sea evolucionando junto con el huésped o interviniendo en momentos críticos para ayudar al huésped a adaptarsea un nuevo desafío ambiental.
Dice que estos ejemplos refuerzan el concepto relativamente reciente del hologenoma, un término que se refiere a los genomas del huésped y sus microbios juntos, que abarca quizás miles de diferentes tipos de bacterias en la piel, en el intestino e incluso en la reproducciónEn su reciente trabajo, Shapira elabora una propuesta de 2008 realizada por investigadores de la Universidad de Tel Aviv de que la evolución puede actuar en el hologenoma, en lugar de en los genomas del huésped y su microbiota por separado. Esto implica que a medida que el huésped evoluciona para adaptarse a un cambiomedio ambiente, su microbiota juega un papel crítico en la dirección y participación en esa evolución.
"Cuando encontré el artículo de Ilana Zilber-Rosenberg y Eugene Rosenberg describiendo el concepto de hologenoma, me dejó boquiabierto", dijo Shapira. "La idea de que los animales podrían someterse a una selección no se basa únicamente en su propio genoma, sino con elayuda de muchos más, abre la puerta a caminos evolutivos previamente inimaginables ".
Shapira amplía esta idea para abarcar algunos de los descubrimientos más recientes sobre las sorprendentes relaciones simbióticas entre organismos que, debido a que dependen unos de otros, están unidos para toda la vida.
áfidos y sus bacterias intestinales
Shapira dijo que los ejemplos de coevolución de los anfitriones y sus simbiontes nos rodean. Se ha demostrado que los pulgones dependen de las bacterias para proporcionar aminoácidos esenciales que los pulgones no pueden producir por sí mismos, y no pueden obtener fácilmente de su dieta, mientras que las bacterias- un grupo llamado Buchnera - obtenga espacio y, en forma de azúcares derivados de la savia, aborde.
Los investigadores que examinaron los genes de diferentes especies de pulgones y de sus bacterias intestinales individuales descubrieron que la aparición de nuevas especies de pulgones durante la evolución se reflejó en eventos de especiación en los simbiontes Buchnera de los insectos. Esto demuestra cómo los destinos vinculados de las dos especiesconducen a la coevolución, pero Buchnera no está sola. El trabajo posterior demostró que los pulgones también albergan otros simbiontes que son menos importantes o dependientes de su huésped, pero que, sin embargo, ayudan a los insectos a adaptarse a nuevos nichos en un entorno cambiante.
Juntos, sugiere Shapira, estas especies representan un hologenoma básico, con simbiontes esenciales que evolucionan conjuntamente, pero también con un conjunto de microbios útiles para adaptarse con flexibilidad a un entorno cambiante. La adaptación a nuevos nichos puede conducir a la fragmentación de la población, el aislamientoy, posteriormente, a la evolución de una nueva especie. Esta es una consecuencia fundamental de la vida con simbiontes, dijo Shapira, quien cree que las microbiotas, que involucran muchos tipos de simbiontes, representan una versión ampliada de esta relación de pulgón-simbionte.
Un experimento realizado en moscas de la fruta demuestra esto. Cuando se crían con diferentes tipos de alimentos, las moscas desarrollan diferentes microbiotas intestinales, presumiblemente mejor en el manejo de los alimentos disponibles.
El resultado sorprendente, sin embargo, fue que "dentro de una generación, las moscas desarrollaron preferencia de pareja para su propio grupo, ignorando a los demás, y que esto dependía de los microbios en el intestino que los ayudaron a utilizar la comida", dijo"Esto condujo al aislamiento reproductivo de facto de dos poblaciones y podría facilitar la especiación futura, es decir, el aislamiento reproductivo real, una barrera genética que impide que los miembros de los dos grupos críen progenie viable o fértil".
malestar estomacal de Nematode
En su propio laboratorio, está criando nematodos en el suelo enriquecido con diferentes tipos de productos, azucarados versus fibrosos, por ejemplo, y descubre que no importa cuál sea la fuente de alimento y la diversidad microbiana ambiental resultante, los gusanos tienen conjuntos similares debacterias en sus entrañas. De hecho, unos 32 tipos. El equilibrio cambia con diferentes alimentos, como se ha visto también en humanos. Las personas con dietas altas en grasas, por ejemplo, tienen una microbiota diferente a la de los veganos, aunque en humanoses mucho más difícil identificar una microbiota central.
Los estudios han demostrado que estas bacterias intestinales contribuyen a muchos aspectos de la vida del huésped, incluidos el desarrollo, la fertilidad, el metabolismo, la inmunidad y el comportamiento. Los ratones libres de microbios no desarrollan un sistema inmune robusto, por ejemplo, mientras que los nematodos dependen de algunosmicrobios intestinales para combatir los bichos malos.
En su artículo, Shapira propone que los animales y un conjunto de bacterias centrales, o en general, un huésped con su microbiota central, evolucionen juntos, adaptándose como puedan a las condiciones cambiantes y tal vez, con el tiempo, se conviertan en nuevas especies.Las otras bacterias que nadan en nuestras entrañas están menos ligadas a nuestras funciones esenciales, pero están influenciadas por el entorno cambiante e idealmente sirven como un recurso para ayudarnos a adaptarnos a cambios repentinos en la dieta o las toxinas, por ejemplo.
Al pensar en estas posibilidades, Shapira se basa en varios ejemplos de simbiosis. Un experimento reciente mostró, por ejemplo, que un insecto, el insecto apestoso de cabeza ancha, pudo sobrevivir a la exposición a pesticidas gracias a la adquisición de un tipo de microbio intestinaleso desintoxicaba el pesticida: una bendición para el insecto pero un servicio necesario del microbio solo en una situación única.
"En mi opinión, este es un ejemplo de las ventajas de tener un grupo flexible de microbios. Puede intercambiarlos con el medio ambiente, puede obtener las cepas que están en mejores condiciones para protegerse", dijo. "Esa es unamanera de lograr la adaptación "
La propuesta de Shapira también implica que algunas partes de la microbiota, es decir, la microbiota central, probablemente puedan transmitirse a los hijos de un individuo, pero que otras partes, que pertenecen al grupo flexible, podrían intercambiarse con elentorno. Los cambios en el huésped o en los microbios cambian todo el hologenoma.
"Con la creciente comprensión de que todos los animales están de hecho en una relación simbiótica con comunidades microbianas complejas, el marco para considerar cómo las interacciones simbióticas dan forma a la evolución del huésped debería expandirse", dijo.
Shapira planea futuros experimentos con C. elegans para probar estas ideas y aclarar la relación mutuamente beneficiosa entre los anfitriones y sus microbiotas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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