Primera descripción de las arqueas en vertebrados

Develan cómo la relación con el huésped influye en la diversidad de arqueas en el intestino de los vertebrados

29 de octubre de 2021

Las arqueas a menudo son confundidas con bacterias, dado que ambas son organismos pequeños y unicelulares. Sin embargo, las arqueas son tan genéticamente diferentes de las bacterias como los humanos lo son de las bacterias. Si bien las arqueas se encuentran en la mayoría de los ambientes, incluido el microbioma intestinal humano, se sabe relativamente poco sobre ellas. Un equipo internacional de investigadores de Alemania y Austria, dirigido por Nicholas Youngblut en el Instituto Max Planck de Biología del Desarrollo en Tübingen, ha compilado la primera evaluación a gran escala de la diversidad arqueal en el intestino de los vertebrados. El estudio muestra que la diversidad de arqueas en el intestino de los vertebrados es mayor de lo que se pensaba. Además, el estudio muestra cómo la relación de los animales y sus dietas afecta la diversidad arqueal.

Las arqueas son el tercer dominio de la vida, separado de los dominios de las bacterias y los eucariotas. Si bien las bacterias y las arqueas son organismos unicelulares que carecen de núcleo, son muy diferentes en aspectos clave. Por ejemplo, las arqueas generan metano de forma única al consumir los productos de desecho de la fermentación bacteriana. A diferencia de las bacterias, no se han descubierto especies patógenas de arqueas, lo cual es una de las principales razones por las que se presta más atención a las bacterias en el microbioma animal. Como resultado, se sabe poco sobre la diversidad de arqueas en el intestino de los vertebrados y qué factores influyen en esta diversidad.


Vista de una colonia de arqueas en el microscopio electrónico de barrido.

  Aumentar imagen

Vista de una colonia de arqueas en el microscopio electrónico de barrido.

Al igual que una huella dactilar biológica, grupos específicos de microbios colonizan las entrañas de aves, mamíferos, anfibios, reptiles y peces. En un nuevo artículo, los investigadores revelaron cómo las arqueas encajan en esta imagen. "Nos sorprendió la especificidad, pero también la diversidad de las especies de arqueas que encontramos en el intestino de los vertebrados. Entre ellos estaba el arqueón Methanothermobacter", explicó Nicholas Youngblut, del Instituto Max Planck de Biología del Desarrollo, autor principal del estudio. "Se sabe que Methanothermobacter ocurre solo en ambientes cálidos de aproximadamente 60 grados centígrados, por lo que su detección en una gran cantidad de vertebrados diferentes fue sorprendente. Vimos el género archaeal particularmente común y extendido entre las aves, lo que puede deberse a su temperatura corporal más alta de aproximadamente 40 grados Celsius o más cálida".

Los estudios relacionados entre animales no siempre se realizaron de manera tan uniforme. Era importante para el equipo de investigación obtener muestras de animales salvajes siempre que fuera posible, ya que el microbioma de los animales cautivos difiere enormemente de los que están en la naturaleza. Por lo tanto, el enfoque fue muy completo, ya que se tuvieron que recopilar y analizar los datos más amplios y completos posibles para identificar y clasificar las diferentes comunidades arqueales en vertebrados huéspedes silvestres. "Tres cuartas partes de las muestras que examinamos, que se recolectaron con el apoyo de la Universidad de Medicina Veterinaria de Viena, provinieron de animales salvajes", dice Georg Reischer, del Centro de Investigación de Agua y Salud de la Universidad tecnológica de Viena y ICC Water & Health, coautor del estudio. "Esto es único y nos proporciona una imagen completa".

Trabajos previos de los investigadores han demostrado que ciertas arqueas que habitan en el intestino son hereditarias, al igual que el color de los ojos o la altura, lo que indica que la genética humana influye en la diversidad arqueal en el intestino. Este nuevo trabajo de Youngblut y sus colegas expande la escala evolutiva de los humanos a todos los vertebrados y muestra evidencia de una antigua asociación entre las arqueas y los animales. Los investigadores muestran que las especies animales estrechamente relacionadas albergan arqueas más similares, y ciertas arqueas específicas probablemente estaban presentes en los intestinos de los primeros vertebrados. En contraste, los mismos investigadores demostraron previamente que la dieta era un factor más importante para la diversidad bacteriana en el intestino de los vertebrados.


Vista a través del microscopio de luz: Las arqueas metanogénicas son fluorescentes por naturaleza.

  Aumentar imagen

Vista a través del microscopio de luz: Las arqueas metanogénicas son fluorescentes por naturaleza.

Nicholas Youngblut, líder de grupo en el Departamento de Investigación del Microbioma dirigido por Ruth Ley en el Instituto Max Planck de Biología del Desarrollo, aborda preguntas sobre la ecología y la evolución de los metanógenos asociados al huésped, que son arqueas productoras de metano. El estudio se encuentra en el contexto directo de sus preguntas sobre una historia evolutiva compartida entre los humanos y los microbios intestinales y el potencial de coevolución.

Su enfoque principal es comprender cómo los microbios intestinales se han adaptado al entorno intestinal y el impacto que esto también tiene en la salud del huésped. Esto incluye proyectos centrados en cómo la historia evolutiva y la ecología de los vertebrados explican la variación en la comunidad microbiana intestinal. Además, Youngblut está abordando preguntas sobre la ecología y la evolución de los metanógenos en el intestino humano. Aquí emprende un uso integrado del trabajo de laboratorio y la bioinformática. Los científicos de Alemania y Austria creen que han descubierto un principio universalmente aplicable con su método que refleja una mayor comprensión de la evolución y la diversidad de la vida.

 
loading content
Go to Editor View