Reflexiones sobre el Microbioma

El estudio ecológico y evolutivo de la formación, diversidad y estabilidad de la comunidad tiene sus raíces en la teoría general y se refuerza con décadas de trabajo empírico específico del sistema. La implementación de estas ideas para estudiar el ensamblaje, la complejidad y la dinámica de las comunidades microbianas que viven dentro y sobre los eucariotes ha demostrado ser seductora, pero desafiante.

El éxito de este esfuerzo de investigación depende de nuestra capacidad para observar y caracterizar las distribuciones, las abundancias y los rasgos funcionales de la microbiota, lo que representa una variedad de desafíos técnicos y analíticos. Además, una serie de características únicas de especies microbianas, como la transferencia horizontal de genes, la producción de bienes públicos, la producción de toxinas y antibióticos, la rápida evolución y las retroalimentaciones entre el microbioma y su huésped, no son fácilmente acomodadas por la teoría ecológica y evolutiva actual.

4391 Britt Koskella (Department of Integrative Biology, University of California, Berkeley, USA) junto con dos co-autores más, Lindsay J. Hall (The Gut Health and Food Safety Programme, Quadram Institute Bioscience, Norwich Research Park, Norwich, UK), y C. Jessica E. Metcalf (Department of Ecology and Evolutionary Biology, Princeton University, Princeton, USA), publican en Nature Ecology & Evolution, un artículo sobre el Microbioma más allá de la ecología y la teoría evolutiva.

En el escrito se destacan las posibles dificultades en la aplicación de sistemas teóricos existentes sin una cuidadosa consideración de las complejidades únicas del microbioma, centrándose particularmente en el tema de la salud humana, y anclando la discusión en las pruebas empíricas existentes.

En la figura 2 del escrito se exponen bien los principios evolutivos y ecológicos que influyen en el establecimiento, la estabilidad y la transmisión del microbioma entre generaciones:

a) Los patrones observados en la variabilidad del microbioma (con especies similares o diferentes presentes en diferentes individuos, texto azul) deben surgir de la transmisión de microbios (ya sea horizontalmente, de individuos no relacionados o del ambiente, o verticalmente, de individuos relacionados; y estará influenciado por la estabilidad del microbioma (afectado por perturbaciones asociadas con el entorno y por características del huésped tales como envejecimiento o cambios en la dieta, texto violeta) y puede afectar el fenotipo del huésped (por ejemplo, obesidad o susceptibilidad a enfermedades, texto verde).

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b) Se muestran las teorías y enfoques ecológicos y evolutivos que tienen o podrían usarse para arrojar luz sobre estas observaciones, desde la transmisión de la virulencia y la ecología de la enfermedad (las especies que crecen a densidades más altas dentro del huésped pueden tener mayores probabilidades de transmisión ) a la noción de filtración ambiental (las especies solo pueden colonizar áreas que cumplen con las condiciones ambientales requeridas) y la teoría de la metapoblación; la variedad de teorías que abordan los factores impulsores de la estabilidad de la comunidad (adaptación local, etc.) y las teorías que abordan las propiedades emergentes de la co-evolución huésped-microbioma (por ejemplo, la hipótesis de la Reina Negra).

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c) Se muestran las características de las comunidades microbianas asociadas al huésped que las hacen únicas en relación con las comunidades eucariotas o, en algunos casos, con las comunidades microbianas de vida libre. Por lo tanto, estas características podrían limitar la aplicación directa de marcos conceptuales existentes, incluida la evolución rápida, el potencial de comunidades enteras para interactuar repentinamente (coalescencia comunitaria), los tipos únicos de perturbaciones (como cambios en la dieta), interacciones entre especies (alimentación cruzada) y más.

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Koskella B et al. The microbiome beyond the horizon of ecological and evolutionary theory. Nat Ecol Evol 2017: 1: 1606-1615. doi: 10.1038/s41559-017-0340-2.