MADRID, 9 Sep. (EUROPA PRESS) -
Los ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke, en Estados Unidos, han demostrado un fenómeno de comunidad microbiana que equivale esencialmente a enseñar a los vecinos a realizar las tareas necesarias arrancando y compartiendo partes del cerebro, según publican en línea en la revista 'Nature Chemical Biology'.
El proceso permite que los microbiomas se mantengan sanos a sí mismos y a su entorno y podría ayudar a los científicos a crear sistemas microbianos robustos y a medida para aplicaciones que van desde la limpieza de toxinas del medio ambiente hasta la producción de biocombustible y otros productos de consumo.
Grandes y complejas comunidades microbianas viven en todo el mundo, desde los ríos y las montañas hasta los seres humanos y las casas. Pero tanto si se comparan los microbiomas de las cumbres nevadas de Asia como los de los estómagos de gemelos humanos idénticos, la composición de las especies de estas comunidades puede variar mucho.
Por muy diferentes que parezcan estos microbiomas en la superficie, si viven en entornos similares, es probable que cumplan las mismas funciones, señalan los investigadores. Una forma de evaluar los procesos que llevan a cabo es centrarse en los genes que codifican las funciones en lugar de las especies en sí.
"Si se cuenta el número de copias de los genes que codifican alguna función, su número puede permanecer estable aunque la composición de las especies de la comunidad cambie drásticamente --explica Lingchong You, profesor de ingeniería biomédica en Duke--. Una vía importante para alcanzar este nivel de estabilidad es la transferencia horizontal de genes".
La transferencia horizontal de genes es el proceso por el que las bacterias comparten constantemente recetas genéticas para obtener nuevas habilidades mediante el intercambio de paquetes de material genético llamados plásmidos.
En el artículo, You y sus colegas demuestran que esta transferencia de genes desempeña un papel esencial en el mantenimiento de la salud de los microbiomas y en la realización de tareas críticas. Partiendo de dos especies diferentes de bacterias, los investigadores controlaron los niveles de transferencia horizontal de genes y demostraron que las tasas más altas conducían a concentraciones más estables de estos genes.
A continuación, el equipo construyó una comunidad de hasta 72 bacterias que intercambiaban hasta 13 genes diferentes simultáneamente y midió la estabilidad de los genes. Al igual que en el modelo más sencillo, los genes que se intercambiaban con más frecuencia mantenían un nivel más estable dentro del microbioma en su conjunto.
"Estos resultados ya se habían especulado antes, pero nunca se habían cuantificado dentro de las comunidades vivas --destaca You--. La otra vía para alcanzar este nivel de redundancia es tener múltiples especies que puedan realizar la misma función. Pero un alto nivel de transferencia horizontal de genes es un método mucho más sólido para conseguir los mismos resultados".
En el futuro, You espera estudiar las comunidades microbianas naturales para demostrar definitivamente que este fenómeno es importante para la salud del microbioma fuera de un laboratorio. También tiene previsto poner en práctica esta división dinámica del trabajo mediante la transferencia horizontal de genes en sistemas microbianos diseñados.
"Hay casos en los que las vías metabólicas complejas son difíciles de diseñar en una sola especie bacteriana y es más fácil tener diferentes poblaciones que lleven a cabo diferentes pasos del proceso --subraya--. Este estudio sugiere que podemos aplicar esa estrategia a través de la transferencia de genes, de modo que no tengamos que preocuparnos por la composición específica de las especies. Podemos dejar que la comunidad encuentre el mejor equilibrio para sí misma sabiendo que seguirá haciendo el trabajo".
