La guerra contra las bacterias no tiene tregua. Durante más de dos siglos nos pusimos la armadura para defendernos de organismos invisibles, creyendo erróneamente que son nuestros enemigos. Nuestra cruzada por entender a los microorganismos cobra más sentido que nunca en esta pandemia. Sin embargo, la mirada debería ser conciliadora y compasiva cuando descubrimos que sin los microorganismos, la existencia misma no sería posible.
Anton van Leeuwenhoek, considerado el padre de la microbiología, llegó a sus grandes descubrimientos llevado por una curiosidad sin límite. En 1673, maravillado ante la existencia de universos fantásticos observados en una gota de lluvia, en el sarro que se deposita entre los dientes, en el líquido acuoso del ojo de un buey, alcanzó descubrimientos inusitados. Al apilar una sobre otra las lentes que él mismo fabricaba, los objetos diminutos observados a través de ellas se magnificaban. Gracias a esto nace la microbiología.1 Al igual que Robert Koch y Louis Pasteur, nunca imaginó que en los albores del siglo XXI estos microorganismos terminarían con las vidas de un gran número de seres humanos debido a la pandemia de covid.
Si consideramos que los humanos tenemos cientos de miles de millones de microbios en el intestino, las bacterias comensales, arqueas, virus y hongos (microbiota) que habitan el cuerpo superan diez veces el número de células que constituyen al ser humano, por ello es inevitable el cambio en el paradigma filosófico de lo que significa ser un humano. Los animales evolucionaron en un mundo microbiano: los procariontes llegaron antes que los eucariontes hace tres mil millones de años.2 No es una sorpresa que cada animal sea el anfitrión de una comunidad microbiana compleja (microbioma), que contiene miles de millones de microorganismos que pertenecen a cientos de miles de especies.
Las interacciones de los hospederos y su microbiota es indisoluble, separarse causaría la muerte. Esta convivencia da origen a nuevas formas de vida en una escala de tiempo mayor. El fenómeno se conoce como especiación. Debido a estas asociaciones se sabe que la microbiota de las diferentes especies juega un papel crucial en la generación de diversidad biológica. Las bacterias pueden mejorar la asimilación de energía de diferentes fuentes de alimento a través de la síntesis de vitaminas necesarias para las funciones fisiológicas. Por ejemplo, los genomas de los mamíferos no codifican la mayoría de las enzimas necesarias para degradar la lignina o celulosa presentes en la materia vegetal, por lo que dependen completamente de los microorganismos intestinales simbióticos. Los herbívoros y omnívoros además, se benefician de la energía generada por la fermentación microbiana de carbohidratos en el intestino.
Algunos factores determinantes del microbioma asociado a cada organismo son la dieta, relación de parentesco, la ecología y la historia natural del hospedero. El microbioma influye en la evolución del huésped, contribuyendo a las trayectorias evolutivas de comunidades enteras de vertebrados. La alimentación similar de los hospederos, sin importar la especie, podría dar pie a comunidades bacterianas que realizan las mismas funciones. La microbiota de humanos veganos es similar entre sí y diferente de los que incluyen carne en su dieta.
Ilustración: Estelí Meza
Microbioma de murciélagos
Los murciélagos representan un buen modelo para estudiar microbioma debido a su gran diversificación evolutiva asociada con su alimentación. Es por ello que analizamos la microbiota en las heces fecales de los diferentes gremios alimenticios (insectívoros, hematófagos, carnívoros, nectarívoros y frugívoros). Nos enfocamos en el murciélago magueyero, Leptonycteris yerbabuenae (figura 1), considerado el principal polinizador de los agaves tequileros. México tiene dos poblaciones de murciélagos (yerbabuenae) separadas geográficamente con bajo flujo genético entre sí (figura 2). Ya sabíamos que la dieta de los animales hospederos impacta en las comunidades bacterianas por lo que quisimos entender cómo se comportaría el microbioma en los diferentes estadíos reproductivos en las poblaciones del murciélago magueyero. La microbiota está asociada a todas las superficies de los organismos, es decir, existen bacterias tanto en los órganos internos como asociadas a la piel, incluso en el líquido amniótico y en la leche materna.
Figura 1. Leptonycteris yerbabuenae
Carla Ximena Neri Barrios
Figura 2. Distribución de Leptonycteris yerbabuenae en México
Carla Ximena Neri Barrios
Analizamos la composición microbiana en muestras de heces en los diferentes estadios reproductivos de yerbabuenae (figura 3). Encontramos que las hembras preñadas y lactando tienen una microbiota diferente a la de los machos adultos y juveniles; esto se debe a que la fisiología de las hembras, así como sus necesidades energéticas cambia en esta etapa por lo que diversifican su alimentación. Además, algunos órganos internos crecen durante el embarazo; el intestino se alarga favoreciendo la superficie de colonización de bacterias que ayuda a la degradación de la diversificación de alimento para compensar el gasto energético. Por su parte, los machos mantienen una microbiota estable al no tener cambios fisiológicos importantes en su vida. Esto supondría que los machos son más selectivos en su alimentación y las hembras generalistas, es decir, diversifican su rango de alimentación durante cierta etapa de su vida. Lo que conferiría a los machos una asociación más estrecha con los agaves que las hembras.
Figura 3. La microbiota intestinal se analiza en heces fecales
Itzayana Furlan Gaona
Al estudiar el microbioma del parche dorsal ubicado en lo que sería la espalda de un yerbabuenae listo para aparearse, se comprueba que estos se rascan hasta abrir una herida que impregnan con orina, heces fecales y saliva usando una de sus patas, mientras que la otra la utilizan para sostenerse. Esto se considera de carácter secundario para atraer a las hembras, así como los colores de ciertas aves usadas en rituales de apareamiento. Las señales químicas como los olores son fundamentales para los murciélagos y otros mamíferos. Reconocen así a sus crías, a sus enemigos y delimitan su territorio. Todo esto es posible debido a la asociación con bacterias, que son las responsables de iniciar procesos de fermentación que producen ácidos grasos volátiles de cadena corta (olores) que son de vital importancia para los individuos y su sobrevivencia. Los humanos también utilizamos está estrategia: las madres reconocemos a nuestros hijos por el olor.
Los avances en el conocimiento de la microbiota en humanos en la última década ha sido exponencial. Un ejemplo de ello es el uso de los probióticos en diferentes tratamientos. Incluso a los bebés que nacen por cesárea se les inocula microbiota vaginal de su madre para prevenir infecciones futuras. Más que nunca, la palabra simbiosis cobra relevancia, esa es nuestra condición de vida, dentro de nosotros habitan universos. Aún nos faltan mundos por entender y descubrir. Me encanta saber que no estoy sola y, aunque así lo deseara, convivo con una infinitud de seres.
Osiris Gaona
Académica del Laboratorio de Ecología Molecular y Epigenética de la UNAM.
Este texto es una colaboración entre nexos y la Sociedad Científica Mexicana de Ecología.
1 Kruif, P. Los cazadores de microbios. 2018, Quinta edición, México. Editorial Porrúa.
2 Hickman C. S. (2005). How have bacteria contributed to the evolution of multicellular animals?, in The Influence of Cooperative Bacteria on Animal Host Biology, ed Ruby M.- N. M. H., editor. Cambridge University Press, New York, NY, pp. 3–33.
Es impresionante como ha cambiado el pensamiento al pasar las décadas, porque desde tiempos remotos nos enseñaron que era algo malo pero en la actualidad ayuda en cualquier estudio científico para buscar la cura o una solución algún problema.