Investigadores descubren la historia evolutiva simultánea de los microbios intestinales con sus huéspedes humanos durante cientos de miles de años

13 de septiembre de 2022

El microbioma intestinal humano está compuesto por miles de bacterias y arqueas diferentes que varían ampliamente entre poblaciones e individuos. Científicos del Instituto Max Planck de Biología en Tübingen han descubierto microbios intestinales que comparten una historia evolutiva paralela con sus huéspedes humanos: los microorganismos coevolucionaron en el entorno intestinal humano durante cientos de miles de años. Además, algunos microbios exhiben características genómicas y funcionales que los hacen dependientes de su huésped. Ahora publicado en Science, los investigadores presentan los resultados de su estudio realizado con datos de 1225 individuos de África, Asia y Europa.

Muchas especies de microbios en el intestino humano se pueden encontrar en poblaciones de todo el mundo. Sin embargo, dentro de una especie de microbio, las cepas de microbios varían notablemente entre individuos y poblaciones. A pesar de su importancia para la salud humana, poco se sabía hasta ahora sobre los orígenes de estas cepas. Además, la mayoría de estas cepas viven casi exclusivamente en el intestino humano. Esto plantea la cuestión de dónde provienen los microorganismos en el intestino humano.


Los microbios intestinales se propagan por todo el mundo junto con los humanos.

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Los microbios intestinales se propagan por todo el mundo junto con los humanos.

El equipo de investigación conjeturó que especies y cepas específicas han estado con personas a medida que la humanidad se diversificaba y se extendía por todo el mundo. Para probar si los microbios evolucionaron y se diversificaron simultáneamente con sus huéspedes humanos, los investigadores del Instituto Max Planck de Biología, el Instituto de Medicina Tropical y el Grupo de Excelencia CMFI de la Universidad de Tübingen compararon sistemáticamente por primera vez las historias evolutivas de los humanos y de los microbios intestinales. Los investigadores crearon árboles filogenéticos para 1225 participantes del estudio en humanos, así como para 59 especies microbianas que se encuentran dentro de sus intestinos, y utilizaron pruebas estadísticas para investigar qué tan bien coinciden estos árboles.

Más del 60 por ciento de las especies investigadas coincidieron con la historia evolutiva de su huésped humano, lo que significa que estos microbios se diversificaron conjuntamente durante ~ 100,000 años en el intestino humano cuando las personas salieron de África a través de los continentes. "No sabíamos que ninguno de nuestros microbios intestinales seguía nuestra historia evolutiva tan de cerca", se maravilla Ruth Ley, jefa del departamento de Ciencia del Microbioma en el Instituto Max Planck de Biología, Tübingen, donde se realizó el estudio, y portavoz adjunta del CMFI.

Los microbios intestinales se volvieron dependientes de sus huéspedes

"También es notable que las cepas que siguieron más de cerca nuestra historia son ahora las que más dependen del entorno intestinal", agrega Ley. De hecho, algunas de las cepas de microbios que evolucionaron junto con los humanos dependen en gran medida del entorno intestinal humano: poseen genomas más pequeños y son más sensibles a los niveles de oxígeno y la temperatura, rasgos que dificultan la supervivencia fuera del cuerpo humano. En contraste, los microorganismos que mostraron una asociación más débil con la historia humana mostraron más características similares a las bacterias de vida libre. "Algunos de los microbios intestinales se comportan como si fueran parte del genoma humano", explica Taichi Suzuki, quien comparte la autoría principal del estudio con su colega Liam Fitzstevens. Suzuki agrega: "Puedes imaginar que esos microbios están en un gradiente de 'vida libre' a depender del entorno del cuerpo humano. Hemos visto que algunas bacterias intestinales humanas están más a lo largo del gradiente hacia la dependencia irreversible del huésped de lo que se pensaba anteriormente". Ley afirma además: "Esto cambia fundamentalmente la forma en que vemos el microbioma intestinal humano".

Para obtener datos de un subconjunto diverso de la población mundial, el equipo de investigación analizó los microbios intestinales y los genomas de 1225 individuos en Europa, Asia y África. Las muestras de heces y saliva se recolectaron con la ayuda de investigadores del Instituto de Medicina Tropical de la Universidad de Tübingen y sus socios en Vietnam y Gabón. Además, investigadores de todo el mundo apoyaron el estudio al proporcionar conjuntos de datos similares de participantes reclutados en Camerún, Corea del Sur y el Reino Unido.

Los hallazgos del estudio ayudan a comprender mejor los microbios específicos de la población que durante mucho tiempo se han asociado con la población humana local. Con este conocimiento, las terapias de enfermedades basadas en el microbioma se pueden adaptar y refinar a un tratamiento específico de la población.