El microbioma es hoy dia un tema de gran relevancia en investigacion cientifica para la salud. Elegi realizar una tesina basada en la busqueda bibliografica en Pubmed principalmente, sobre la evolucion de la microbiota intestinal , programacion fetal y factores de riesgo para enfermedades de mayor incidencia: cancer, diabetes II y cardiovascular.
1ª Lectura extraida de la entrada Microbioma «Evolucion de la microbiota intestinal»
Pubmed Central, Nat.Rev.Microbiol 2008. Oct,6(10); 776-788 » Worlds within worlds: evolution of the vertebrate gut microbiota»
EVOLUCION DE LA MICROBIOTA INTESTINAL
ABSTRACT
Se ha utilizado la secuencia 16rRNA de genes expresados para comparar las distintas comunidades bacterianas asociadas a Humanos, otros mamíferos y colonias bacterianas de vida libre, en condiciones ambientales determinadas.
La composición de la Microbiota Intestinal ( MI) depende de la dieta, morfología y filogenia del huésped; en este respecto, la MIHumana responde al típico omnívoro!! De todas formas, una visión mas amplia revela que la MIH es muy diferente de las comunidades bacterianas no asociadas a huéspedes animales.
El recientemente iniciado proyecto internacional Microbioma Humano, se esforzará probablemente en incluir una amplia representación humana, asi como otros mamíferos y demás muestras ambientales: los análisis comparativos de las microbiotas y sus microbiomas son una fuente importante para la búsqueda de la historia de la evolución de la Biosfera.
INTRODUCCION
Diversos organismos y comunidades bacterianas son el futuro de la vida moderna en la Tierra, e igualmente, resultan necesarias tanto para la vida como para la evolución.
Los microorganismos han formado comunidades organizadas espacialmente desde hace 3,25 M ( millones de años), cuando algunos de ellos dejaron su impronta en los fósiles. Hoy dia se encuentra vida microbiologica en toda la biosfera.
Para que se desarrollen líneas celulares capaces de colonizar nuevos horizontes, es necesaria la presencia de una amplia comunidad microbiana, para que se den los intercambios de información necesarios para su desarrollo y supervivencia.
Estudios comparativos de comunidades microbianas comienzan a revelar la importancia de las diferentes características ambientales como la biogeografía, salinidad y potencial redox, en la organización de la diversidad microbiana.
Estos análisis se están extendiendo hacia comunidades microbianas que popularizaron un hábitat de ubicuidad pero efímero: la superficie corporal de los humanos. Las células Eucariotas existen desde hace 1,2 M. la evolución de los vertebrados viene precedida por una prolongada interaccion en el tiempo, entre formas multicelulares de vida libre y comunidades microbianas. Hoy dia es evidente el legado de antiguas asociaciones entre huéspedes y sus comunidades microbianas, viendo los efectos que ejercen sobre su biología; desde la estructura y función del intestino, pasando por el sistema inmune ( innato y adaptativo) hasta el metabolismo energético. Las fases que dictan las interacciones con nuestra microbiota podrían facilitar algunos de los fundamentos sobre nuestro genoma Homo sapiens.
Si la comunidad microbiana ha sido y ha estado siempre tan intrínsecamente asociada con sus huéspedes vertebrados, ¿cómo son de especializadas las líneas asociadas a vertebrados, y cómo de diferentes aquellas que poblaron los ambientes no habitables de la Biosfera?
En este estudio ponemos a nuestra MI en el contexto de la diversidad de microbiotas: desde la mas cercana como la de los primates, hasta el mamífero mas lejano, los Metazoos y por último, a las formas de vida-libre.
Esta perspectiva ecológica evolucionista, ayuda a poner al recientemente iniciado proyecto internacional “Human microbiome proyect”, en la tesitura de cuanto habremos evolucionado gracias a nuestra microbiota.
1-a) Dieta y Evolución del hombre Moderno
La alimentación ha sido fundamental en la evolución del Homo sapiens. Durante la primera mitad de la evolución de nuestra especie- desde hace 4,4M hasta hace 2,5M- persistió el Australopithecus sp., originado del primate prehistórico. Este cambio inicial- comparando la dentición- estuvo asociado a una variación en la dieta, con predominio de semillas y bayas.
La segunda mitad de nuestra historia vio aparecer al Homo erectus –desde hace 2M hasta 1M-. éste era físicamente igual al sapiens, pero con la mente menos desarrollada, y una esperanza de vida menor. La aparición del Hombre Primitivo ocurre desde el momento en que el clima en la Tierra comienza a ser mas frío, seco y variable, junto con una Flora predominante CH4-dependiente.
1-b) Microbiota Intestinal en la evolución humana desde ancestros primitivos.
En un principio los estudios indicaban que los diferentes aspectos de la MIH podían diferenciar poblaciones de humanos de acuerdo con su historia, estilos de vida y alimentación. Los mamíferos ancestrales tenían la dentadura adecuada a la dieta típica a base de insectos, carne y frutos. La incorporación de una carta mas amplia de partes de plantas los condujo mas tarde, a su propia evolución. En el Jurásico- una vez extinguidos los grande herbívoros, muchos mamíferos evolucionaron a herbívoros una vez desaparecida la competencia entre especies. Se estima que cerca del 80%de los mamíferos evolucionados son herbívoros.
La microbiota del intestino era vital para que los mamíferos pudieran obtener nutrientes ( azúcares) a partir de los polisacáridos de las plantas complejas. El tiempo de digestión tuvo que ser prolongado, así como el alargamiento de zonas del intestino, con el objetivo de que pudiesen retener un mayor número de microorganismos.
Un ejemplo clásico de evolución convergente es el adoptado por varias líneas de mamíferos, utilizando 2 estrategias de abordaje : una el alargamiento del intestino proximal ( ovejas,vacas y algunos primates) y otra el alargamiento del inestino distal ( rino,caballo,gorila).
Resulta poco claro si los mismos microorganismos desarrollan la misma actividad en todos los herbívoros, o si es la comunidad microbiana la que de una forma independiente, ha desarrollado esta capacidad. La reciente comparación de microbiotas intestinales de mamíferos documenta esta cuestión en parte, incluyendo microbiota fecal de mamíferos con fisiología y dieta similares.
En general, la dieta es una buena predicción de la composición microbiana fecal.
Cuando los mamíferos se clasificaron como herbívoros, carnívoros u omnívoros, sus microbiotas se aunaron en grupos que correspondían a éstas categorías. También la fisiología intestinal resulta una fuente valiosa de información para estimar si son fermentadores proximales o distales, o bien por la fermentación proximal de la comunidad bacteriana asociada.
Queda por ver si la microbiota fecal difiere entre fermentadores proximales y distales; bien por procesos metabólicos distales, bien por la fermentación proximal de la comunidad bacteriana asociada.
1-c) 3 Principales factores que moldean la Microbiota intestinal
La morfología del intestino, la dieta y la composición de la microbiota fecal. Son las condiciones físico-químicas del intestino los principales factores que gobiernan la composición bacteriana del intestino de mamíferos.
Los estudios comparativos utilizando la secuencia 16rRna entre microbiotas y comunidades de vida-libre revelaron 2 grandes grupos: adaptados al medio salino y los no-adaptados; otro descubrimiento fue que comunidades de distintos lugares pero con condiciones físico-químicas similares, tenían funciones similares. Los patrones observados sobre MI indican que mamíferos con dieta similar albergan microbiotas similares.