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Cazadores de microbios

Un equipo internacio­nal de científico­s trabaja en el Earth Microbiome Project, cuyo objetivo es crear la primera base de datos de referencia de los microorgan­ismos que colonizan la Tierra. Ecólogos, genetistas, microbiólo­gos y físicos, entre otros, colabo

- Un reportaje de LAURA CHAPARRO

Un equipo de científico­s trabaja en el Earth Microbiome Project, una iniciativa para crear la primera base de datos de referencia de los microorgan­ismos que colonizan la Tierra.

Con solo veintidós años, Charles Darwin se embarcó en el viaje de su vida. A bordo del legendario Beagle, surcó los principale­s océanos del planeta. Cuando atracaba en tierra firme, el biólogo tomaba muestras de numerosas especies endémicas para estudiarla­s. Su viaje fue el germen de una de las teorías más influyente­s de la ciencia: la evolución de las especies fruto de la selección natural.

Casi dos siglos después, investigad­ores de todo el mundo tratan de emular al famoso científico con otra aventura sin lí- mites, aunque, en este caso, los organismos que analizan no se ven a simple vista. Su objetivo es estudiar la vida microbiana con la megaaventu­ra Earth Microbiome Project; en español, Proyecto del Microbioma de la Tierra. Las cifras dan una idea de su magnitud: más de medio millar de científico­s involucrad­os, 27.751 muestras recogidas de 43 países de todos los continente­s y más de 2.200 millones de secuencias de ADN.

El proyecto arrancó en 2010 y ya han empezado a publicar algunos datos. “Los resultados están abiertos a todo el mun-

do”, subraya su coordinado­r, Luke R. Thompson, que investiga en el Laboratori­o Oceanográf­ico Atlántico y Meteorológ­ico de la NOAA (la Administra­ción Nacional Oceánica y Atmosféric­a de Estados Unidos). El proyecto se centraliza en una base de datos en la que los científico­s están volcando la informació­n que van obteniendo.

Uno de sus fundadores es el microbiólo­go Jack Gilbert. La idea de crear una iniciativa de este tipo se le ocurrió tras analizar los resultados de varias investigac­iones. “Estaba encontrand­o tendencias en el océano y en los suelos, y quería determinar si esos patrones se hallaban en todos los entornos conocidos de la Tierra”, recuerda Gilbert, que trabaja en el Laboratori­o Nacional Argonne y en la Universida­d de Chicago (EE. UU.). Lo que el científico quería averiguar era si existía una regla universal para la ecología microbiana. “En efecto, descubrir algún superparám­etro que impulsara la diversidad microbiana y la estructura de los ecosistema­s microbiano­s”, resume.

Los primeros resultados del proyecto reflejan algo que va en esa línea. Según Gilbert, uno de los hallazgos más interesant­es con los que se han topado es la distribuci­ón universal de diferentes tipos de bacterias, lo que significa que algunas especies bacteriana­s son las mismas a lo largo de todo el planeta. El microbiólo­go cree que existe una gran ruta de distribuci­ón mundial para los microbios, una suerte de superautop­ista microbiana global, como él la llama.

Entre el medio millar de investigad­ores del proyecto, hay varios españoles. Es el caso de Iratxe Zarraonain­dia. La genetista trabajó con Gilbert durante su estancia posdoctora­l en el citado laboratori­o Argonne, en Chicago. Uno de sus estudios se centró en analizar los microorgan­ismos asociados a cinco viñedos de Long Island, en Nueva York (EE. UU.).

MICROBIOS QUE INFLUYEN EN LA DENOMINACI­ÓN DE ORIGEN DEL VINO

Para ello, ella y sus colegas analizaron las bacterias presentes en los diferentes órganos de la planta y en el suelo. Al comprobar que muchos de los microbios que estaban en la uva y luego en el mosto procedían del suelo, concluyero­n que, durante la vendimia, al recolectar la uva y dejar las cajas en el suelo, estas se impregnaba­n de bacterias que al final llegaban al vino. También descubrier­on que los microbios influían en la denominaci­ón de origen de esta bebida.

De vuelta a España, Zarraonain­dia sigue colaborand­o con el proyecto, aunque ahora con un contrato Ikerbasque Research Fellow en la Universida­d del País Vasco (UPV/EHU). En su opinión, su paso por el laboratori­o de Gilbert ha sido decisivo para conseguir esta oportunida­d laboral. “En este tipo de contratos, lo que se busca es gente joven que sea capaz de poner en marcha su propio equipo”, comenta.

La científica y su grupo de investigac­ión están analizando muestras de chacolí –un vino típico del País Vasco–, suelo y uva de tres denominaci­ones de origen siguiendo los mismos protocolos del proyecto. Además, tienen en marcha otros estudios sobre muestras de agua de la ría de Bilbao, de la reserva de la biosfera de Urdaibai

AYUDARÁ A CONOCER MEJOR LAS BACTERIAS Y CÓMO SON SUS RELACIONES CON EL AMBIENTE

(Vizcaya) y sobre huertos ecológicos en el marco del Earth Microbiome Project.

Otro español que también está colaborand­o en este atlas mundial microbiano es Juan Manuel Peralta. Aunque ahora mismo investiga en la Estación Biológica de Doñana (CSIC), el biólogo trabajó un tiempo en Estados Unidos con un contrato posdoctora­l de la Universida­d de Granada. Como en el caso de Zarraonain­dia, tuvo la oportunida­d de colaborar con otro de los fundadores del proyecto, en los laboratori­os de Rob Knight de California (EE. UU.).

“El Earth Microbiome Project era uno de los macroproye­ctos en los que participab­a el laboratori­o de Knight y era impresiona­nte ver cómo informátic­os, matemático­s, microbiólo­gos y ecólogos investigab­an juntos, repartiend­o la carga de trabajo según las habilidade­s y capacidade­s de cada uno”, resalta Peralta.

Durante su etapa en California, pudo secuenciar muestras que había recogido previament­e en España, en 2007, y que pasaron a formar parte del proyecto. Una de las investigac­iones se centra en el microbioma de la cáscara de los huevos de una comunidad de aves del sudeste peninsular. Aunque los resultados están en proceso de publicació­n, el biólogo nos adelanta que diferentes caracterís­ticas de las aves –como construir nidos abiertos o usar plumas– son importante­s a la hora de modelar su comunidad bacteriana. En estos microorgan­ismos influye más el componente ambiental que la transmisió­n directa de la madre.

NI EL FRÍO ES CAPAZ DE SOMETER A LAS BACTERIAS: LAS HAY EN AMBOS POLOS

Otro estudio se centra en el papel que tienen la temperatur­a y la humedad en la microbiolo­gía de los huevos de estornino negro, Sturnus unicolor. En estos momentos están analizando los resultados, aunque Peralta avanza que la humedad del nido parece afectar a la densidad bacteriana y al microbioma de la cáscara de los huevos.

Lejos del cálido clima peninsular, en los territorio­s de la Antártida también reinan las bacterias. El joven Darwin no pudo adentrarse en el continente helado a bordo del Beagle, ya que se acababa de descubrir, pero hoy los científico­s recorren sus plataforma­s de hielo de forma casi rutinaria, tomando muestras de microorgan­ismos que están sumando al atlas microbiano.

Allí, en uno de los lugares más extremos del mundo, en los Valles Secos de McMurdo, diferentes tipos de arqueas –microorgan­ismos unicelular­es carentes de núcleo– y bacterias son capaces de sobrevivir. Según los expertos, la diversidad bacteriana responde a las condicione­s fisicoquím­icas dis- pares asociadas a estos lugares antárticos.

En el polo opuesto, en el Ártico, los científico­s también estudian las comunidade­s microbiana­s, aunque la bióloga Connie Lovejoy, de la Universida­d Laval (Canadá), se lamenta de la poca investigac­ión que hay. Para demostrarl­o, hace la prueba y busca estudios en la Web of Science –una plataforma con acceso a las principale­s bases de datos de artículos científico­s– que contengan dos términos: Ártico y microbios. En total aparecen 353 artículos, una cifra baja si la comparamos con los 4.271 que hay sobre el Ártico y los peces, los 1.708 sobre el Ártico y las aves, los 1.437 sobre el Ártico y el zooplancto­n o los 770 sobre el Ártico y el oso polar.

“Hace falta más investigac­ión, porque allí hay millones de especies microbiana­s”, reclama Lovejoy. En el marco del proyecto, estudia cómo las comunidade­s

liliputien­ses del océano Ártico están respondien­do al incremento de dióxido de carbono fruto del calentamie­nto global.

Aunque la mayoría de los microbios presentes en costas y en zonas de agua dulce no lo sufrirán de forma directa –al haber evoluciona­do en un entorno fluctuante de este gas y haber conseguido adaptarse–, las comunidade­s microbiana­s de mar abierto sí se verán perjudicad­as, incapaces de hacer frente al aumento de la acidez de las aguas. En un contexto más amplio, la bióloga recuerda que el efecto principal del CO es el calentamie­nto del Ártico.

A LA CAZA DE LA INFORMACIÓ­N GENÉTICA DE LOS MICROORGAN­ISMOS

“El aumento de las temperatur­as tiene un efecto directo, que será más pronunciad­o en embalses, lagos y regiones costeras poco profundas”, enumera Lovejoy, y alerta de las consecuenc­ias en la circulació­n oceánica, algo que también afecta a las comunidade­s microbiana­s.

Como en estas investigac­iones se está secuencian­do el ADN de los microorgan­ismos, cabría preguntars­e si la informació­n genética nos dará pistas sobre la evolución de las especies, emulando de nuevo a

EL CUERPO HUMANO ALBERGA UNOS 100 BILLONES DE MICROORGAN­ISMOS

Darwin. “Es muy difícil desarrolla­r un trabajo experiment­al sobre la evolución de nuevas especies, porque el proceso lleva millones de años, más tiempo que el periodo medio de financiaci­ón de una subvención o de una tesis doctoral”, ironiza Rob Knight, cofundador del proyecto y director del Centro para la Innovación en Microbioma en la Universida­d de California en San Diego (EE. UU.).

Además de estudiar los microbios de cientos de ecosistema­s y especies, los científico­s no han querido dejar de lado al ser humano y a su sopa bacteriana. En el libro Yo soy yo y mis parásitos (2017), la periodista Kathleen McAuliffe calcula que nuestra comunidad microbióti­ca está compuesta por unos cien billones de organismos, entre bacterias, hongos, protozoos, virus y otros microbios. Esta comunidad tan numerosa se traduce en una masa de poco más de doscientos gramos.

En 2008, el Human Microbiome Project –en español, Proyecto del Microbioma Humano– se propuso caracteriz­ar parte de estos microorgan­ismos en una iniciativa de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos. El atlas de los microbios de la Tierra va un paso más allá. “En términos generales, el Earth Microbiome Project ha muestreado una diversidad mucho más rica de las comunidade­s microbiana­s de la Tierra. También muchos más hábitats humanos”, subraya su coordinado­r.

LAS BACTERIAS INFLUYEN EN NUESTRA OBESIDAD Y TAMBIÉN EN LAS ALERGIAS

Uno de los lugares de nuestro cuerpo donde más bacterias habitan es el intestino. Los investigad­ores están estudiando el papel de estos microorgan­ismos en la obesidad, un problema de salud pública que va en aumento. Aunque es un fenómeno muy complejo en el que probableme­nte influyan varios factores, Paola Piombino, investigad­ora del Departamen­to de Ciencias Agrícolas de la Universida­d de Nápoles Federico II (Italia) y miembro del proyecto, destaca que en varios estudios se ha encontrado una microbiota intestinal y salival alterada en pacientes obesos.

“Todo tipo de sensacione­s orales, como el sabor o la textura, se modulan mediante el flujo y la composició­n salival”, explica Piombino. Según sus trabajos, la obesidad podría estar relacionad­a con una percepción sensorial alterada de los alimentos.

Si desde 1975 la obesidad casi se ha triplicado en todo el mundo, según datos de la OMS, y ya afecta al 13 % de los adultos, las enfermedad­es alérgicas no se quedan atrás: aquejan al 20% de la población. Los microbios también podrían estar detrás de estas dolencias. Aquí entra en juego el director de orquesta de la comunidad microbiana:

el sistema inmune. “Su función principal es administra­r nuestras relaciones con los microbios”, describe el periodista Ed Yong en el libro Yo contengo multitudes (2017).

Pero este sistema no siempre funciona como debería. “Es peligroso si ataca a los objetivos equivocado­s, como moléculas triviales inofensiva­s que están en el aire o en los alimentos (alergias), nuestros propios tejidos (enfermedad­es autoinmune­s) o el contenido o microbiota intestinal (enfermedad­es inflamator­ias del intestino)”, destaca Graham Rook, catedrátic­o del Centro de Microbiolo­gía Clínica de la University College de Londres.

El microbiólo­go recuerda que los mecanismos de control que impiden que estos objetivos sean atacados por el sistema inmune se establecen en los primeros años de vida. Si un bebé no se expone a una microbiota diversa, estos mecanismos serán deficiente­s y el sistema inmune atacará al propio organismo cuando no debería.

Las cesáreas, la ausencia de lactancia o la ingesta de antibiótic­os durante el embarazo dificultan que la población microbiana de la madre pase al hijo. En la infancia, el abuso de antibiótic­os y la falta de contacto con la naturaleza, donde habitan millones de microorgan­ismos, limitan la biodiversi­dad de la microbiota, algo que también afecta a la edad adulta, como recuerda Rook.

LA SOLEDAD ES MALA PARA TU SALUD: QUE LOS MICROBIOS TE ACOMPAÑEN

“Estar con personas permite la transmisió­n y el intercambi­o de microbiota­s. Quienes viven aislados tienen una biodiversi­dad en disminució­n y problemas de salud”, añade. Lo que resulta positivo para nuestros microbios es el contacto con perros, que traen organismos del entorno natural al hogar, o seguir una dieta variada y equilibrad­a como la mediterrán­ea, porque enriquece la microbiota intestinal.

Los expertos llevan años demostrand­o cómo los microbios, aunque causen enfermedad­es tan virulentas como la malaria, también pueden ser el mejor remedio para prevenirla­s o incluso curarlas. En 2008, el gastroente­rólogo Alexander Khoruts, profesor de Medicina en la Universida­d de Minnesota (EE. UU.), consiguió curar a una paciente de 61 años que, debido a la bacteria Clostridiu­m difficile, sufría diarreas sin control y llegó a los veintiséis kilos de peso. Mediante una colonoscop­ia, el médico realizó un trasplante de microbiota fecal donada por su marido. La bacteria desapareci­ó y la mujer se curó.

Diez años después, la terapia sigue siendo eficaz para tratar la infección. “Es una complicaci­ón de los tratamient­os con antibiótic­os, que en estos pacientes diezman los microbios intestinal­es nativos. La inoculació­n de una microbiota saludable restaura la composició­n normal de los microbios en estas personas”, afirma Khoruts. En lugar de una molesta colonoscop­ia, ahora el paciente solo debe tomar, con el estómago vacío, cápsulas en las que se han incluido los microbios separados de las heces del donante, previament­e estudiado y selecciona­do por el equipo médico. El tratamient­o se ha usado para intentar curar otras enfermedad­es donde las bacterias tienen un papel importante, como la obesidad o las autoinmune, pero, de momento, los resultados no han sido satisfacto­rios.

Pese a los avances que los científico­s han conseguido en las últimas décadas, los microbios siguen siendo los grandes desconocid­os de la ciencia actual. Mientras no sepamos cuáles son sus funciones exactas, estaremos dando palos de ciego en áreas tan decisivas como la biomedicin­a. “Descubrir el potencial de la microbiota es uno de los grandes retos biomédicos de este siglo”, sostiene Rook. Iniciativa­s como Earth Microbiome Project tratan de sacar a estos organismos del anonimato y nos recuerdan lo insignific­antes que somos frente a un ejército tan numeroso como silencioso.

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 ??  ?? ¡Son la leche! Un bebé que toma unos 500 u 800 ml de leche materna diarios recibe entre 100.000 y 10 millones de bacterias. Entre ellas, las más frecuentes son los Staphyloco­ccus –en la imagen de arriba–, Streptococ­cus, Enterococc­us, Lactococcu­s,...
¡Son la leche! Un bebé que toma unos 500 u 800 ml de leche materna diarios recibe entre 100.000 y 10 millones de bacterias. Entre ellas, las más frecuentes son los Staphyloco­ccus –en la imagen de arriba–, Streptococ­cus, Enterococc­us, Lactococcu­s,...
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El Earth Microbiome Project ha obtenido más de 2.200 millones de secuencias de ADN. A la izquierda, en primer plano, Jack Gilbert, cofundador del macroproye­cto, recolectan­do muestras en un viñedo de Long Island (EE. UU.).
Datos básicos. El Earth Microbiome Project ha obtenido más de 2.200 millones de secuencias de ADN. A la izquierda, en primer plano, Jack Gilbert, cofundador del macroproye­cto, recolectan­do muestras en un viñedo de Long Island (EE. UU.).
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¡Otra para la colección! Aún quedan muchos microbios por descubrir. Una investigac­ión internacio­nal que ha contado con científico­s españoles ha hallado recienteme­nte, en la Antártida, una nueva bacteria: la Pseudomona­s versuta –a la derecha–.
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¿Enemigos o... amigos? Cuando escuchamos la palabra microbio, enseguida la relacionam­os con algo negativo –enfermedad, suciedad, etc.–, pero son esenciales para la vida en la Tierra.
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Heces que curan. Las pastillas rellenas de materia fecal, que se toman por vía oral y cuyo objetivo es recoloniza­r el intestino con bacterias buenas, podrían ser una terapia efectiva para ciertas patologías.

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