El microbioma intestinal, el mundo de los microbios que habitan en el tracto intestinal humano, ha captado el interés de científicos y médicos por su papel fundamental en la salud. Sin embargo, analizar cuáles de esos microbios son responsables de los efectos en nuestro bienestar sigue siendo un problemamisterio.
Acercándonos un paso más a la resolución de este rompecabezas, los físicos de la UC Santa Barbara Eric Jones y Jean Carlson han desarrollado un enfoque matemático para analizar y modelar las interacciones entre las bacterias intestinales en las moscas de la fruta. Este método podría conducir a una comprensión más sofisticada del complejointeracciones entre microbios intestinales humanos.
Su hallazgo aparece en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Especialmente en los últimos 20 años más o menos, los científicos han descubierto que el microbioma interactúa con el resto de su cuerpo, con su sistema inmunológico y su cerebro", dijo Jones, un investigador de estudiantes graduados en el laboratorio de Carlson. "Muchoslas enfermedades están asociadas con ciertas composiciones microbianas en el intestino "
El microbioma intestinal humano todavía es demasiado diverso para analizarlo completamente. En cambio, el equipo de investigación, dirigido por el biólogo Will Ludington de la Institución Carnegie, usó la mosca de la fruta como un organismo modelo para descubrir cómo la presencia de bacterias intestinales particulares podríaconducir a efectos físicos y de comportamiento en el organismo huésped.
En su artículo, "Las interacciones del microbioma dan forma al estado físico del huésped", Carlson, Jones, Ludington y sus colegas examinan las interacciones entre cinco especies centrales de bacterias que se encuentran en el intestino de la mosca, y calculan cómo la presencia o ausencia de especies individuales influye en aspectos della aptitud de la mosca, incluida la esperanza de vida, la fertilidad y el desarrollo ". La forma clásica en que pensamos acerca de las especies bacterianas es en un contexto blanco y negro como agentes de la enfermedad, ya sea que la tenga o no", dijo Ludington.el trabajo muestra que ese no es el caso del microbioma. Los efectos de una especie en particular dependen del contexto en el que otras especies también están presentes ".
A partir de investigaciones anteriores que encontraron que la presencia versus la ausencia de bacterias afectaba la longevidad de un organismo los huéspedes estériles vivían más tiempo, el trabajo de los investigadores en este proyecto reveló que la situación es mucho más matizada. Por ejemplo, la presencia deciertas bacterias pueden aumentar la fecundidad del huésped, mientras que otras pueden disminuir la longevidad ". Al examinar el total de lo que llamamos la aptitud de una mosca, es decir, las posibilidades de sobrevivir y crear descendencia, descubrimos que había una compensación entre tener una vida útil corta"Con una gran cantidad de descendientes, frente a tener una larga vida útil con pocos descendientes", explicó Ludington. "Esta compensación estuvo mediada por interacciones de microbiomas".
Para descifrar estas interacciones, Ludington realizó un ensayo combinatorio, criando 32 lotes de moscas habitadas cada una por una combinación única de las cinco bacterias. Para cada combinación bacteriana, Ludington midió el desarrollo, la fecundidad y la longevidad de la mosca. El análisis de las interacciones requirióCarlson y Jones desarrollarán nuevos enfoques matemáticos.
"Un modelo que a menudo sería un punto de partida sería considerar las interacciones entre pares de bacterias", dijo Carlson, cuya investigación profundiza en la física de los sistemas complejos. "Esta investigación nos muestra que un modelo estrictamente por pares no capturatodos los rasgos de mosca observados "
Lo que muestra el estudio, dijeron los investigadores, es que las interacciones entre las poblaciones bacterianas son tan importantes para la aptitud general del huésped como su presencia: la influencia del microbioma no puede atribuirse únicamente a la presencia o ausencia de especies individuales ".un sentido ", dijo Jones," la influencia del microbioma en el huésped es más que la suma de sus partes ".
Los modelos recientemente desarrollados podrían extenderse para comprender mejor las interacciones de las miles de especies diferentes de bacterias en el microbioma humano, lo que, a su vez, podría arrojar luz sobre las muchas conexiones con enfermedades asociadas a microbiomas, incluidos los trastornos del estado de ánimo y las disfunciones neurológicas, enfermedades autoinmunes y superbacterias resistentes a los antibióticos.
"En muchos casos, las infecciones son causadas por bacterias que todos tenemos en nosotros todo el tiempo, y las bacterias intestinales las mantienen bajo control", dijo Carlson. No es tanto que la infección sea una bacteria nueva y horrible, ellaexplicó, pero que las poblaciones de otras bacterias han cambiado, lo que resulta en un crecimiento sin restricciones para las bacterias infecciosas.
"Realmente se trata de comprender la dinámica de la población de estos sistemas", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Bárbara . Original escrito por Sonia Fernández. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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