los investigadores del MIT han analizado la genómica y la metagenómica de la población para investigar la evolución del microbioma de Bacteroides fragilis , una de las bacterias más prevalentes encontradas en el intestino grueso de los humanos. En un artículo publicado el 23 de abril en la revista célula huésped y microbio , los autores describen cómo el microbio intestinal común se adapta y evoluciona dentro de los individuos, así como a través de las culturas occidentales frente a las orientales.
"Las cepas de B. fragilis que están creciendo en humanos han estado en ese entorno intestinal durante millones de años, por lo que la idea de que encontrar el intestino de un nuevo huésped induciría un montón de nuevas mutaciones adaptativas, y que estos comensales seguirían evolucionando rápidamente, fue sorprendentepara nosotros ", dice Eric Alm, profesor de ingeniería biológica y codirector del Centro de Informática y Terapéutica de Microbiomas del MIT.
El análisis de Alm y sus colegas reveló que al menos dieciséis genes experimentan una evolución dentro de la persona, y la mayoría de las mutaciones se dirigieron a las vías involucradas con la absorción de fibra en la célula y la biosíntesis de la envoltura celular. Mientras que las mutaciones que observaron ocurrieron en los mismos tiposde genes una y otra vez, y dentro de ubicaciones similares en esos genes, el gen particular que adquirió mutaciones en cada persona a menudo era diferente, lo que sugiere una personalización continua de la bacteria ". Bacteroides las especies están ayudando a digerir fibras complejas en el intestino grueso, que provienen de los alimentos que consume, por lo que las adaptaciones en ellas pueden estar relacionadas con la dieta personalizada ", dice Shijie Zhao, coautora y miembro del laboratorio de Alm.
Sin embargo, la explicación de por qué esos genes están siendo dirigidos puede no limitarse solo a las elecciones dietéticas. Por ejemplo, es posible que la rápida evolución sea una táctica necesaria para evitar fagos y células inmunes ". Estas mutaciones podrían ser responsables decambiando el camino B. fragilis interactúa con el sistema inmunitario ", dice Tami Lieberman @contaminatedsci, coautora y ahora profesora asistente en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental del MIT." Alternativamente, podría ser una técnica para mejorar su capacidad de defenderseataques de otros miembros del microbioma "
Además, los autores encontraron diferencias en las mutaciones entre los metagenomas occidentales y orientales, con un alelo altamente seleccionado para los participantes occidentales, con mutación independiente en cada persona, pero raro en los sujetos chinos. Esta diferencia sorprendente está en un gen con unpapel biológico desconocido, pero los autores creen que descubrir la fuente de diferentes presiones en los continentes puede generar nuevos descubrimientos.
Por lo general, cuando los investigadores consideran cambios en el microbioma, buscan ver si la composición de la especie del microbioma se mantiene constante, no lo que podría estar cambiando dentro de una especie en particular. Pero a la luz de estos hallazgos, vigilar ellas habilidades adaptativas de los comensales individuales, particularmente en lo que respecta a las elecciones de probióticos y las terapias microbianas, podrían convertirse en un foco más.
"No es algo aterrador, creo que solo debemos ser conscientes y reflexionar sobre el hecho de que puedes hacer pruebas exhaustivas en un laboratorio, pero una vez que un comensal sale y se convierte en una persona real en el mundo real, puede evolucionar, su fenotipo puede cambiar, y eso es algo que podría ser difícil de anticipar ", dice Alm.
En el futuro, los autores planean realizar más estudios mecanicistas y realizar análisis metagenómicos y genómicos en diferentes especies de comensales, tanto en condiciones de enfermedad como saludables, para comprender mejor el grado de evolución dentro del microbioma.
"Si este patrón de bacterias intestinales que evoluciona muy rápidamente después de la introducción en un nuevo huésped se mantiene, entonces probablemente veremos vías completamente diferentes en diferentes tipos de bacterias, y eso será bastante emocionante", dice Alm.
Los autores reconocen que este trabajo fue apoyado por una subvención del Broad Institute y Boehringer Ingelheim. Eric Alm es cofundador y accionista de Finch Therapeutics, una compañía que se especializa en terapias dirigidas a microbiomas.
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