En un novedoso trabajo publicado en Genome Biology por un equipo de científicos de la Universidad de Harvard, se ha descubierto una variabilidad impresionante en las subpoblaciones de bacterias que viven en ciertas áreas de la boca.
Con frecuencia, las bacterias muestran una biogeografía muy fuerte que, para los investigadores, genera una serie de preguntas cuando se aplica la microbiología a productos terapéuticos o probióticos. Por ejemplo, ¿cómo llegaron las bacterias al lugar equivocado? ¿Cómo añadimos las bacterias adecuadas en el lugar correcto cuando la biogeografía se ha desenfrenado?
Las bacterias son pequeñas y numerosas con poblaciones muy diversas y complicadas, lo que origina grandes desafíos para comprender qué subgrupos de estas moléculas viven, dónde y qué genes o habilidades metabólicas les permiten prosperar en estos lugares equivocados.
Danil R. Utter, primer firmante de este estudio y del Departamento de Biología Evolutiva de Harvard, señala que “como ecologistas microbianos, nos fascina cómo las bacterias pueden aparentemente dividir cualquier hábitat en varios nichos, pero como humanos, también tenemos esta curiosidad innata sobre cómo los microbios se modelan dentro de nuestros cuerpos”.
Los desarrollos recientes en la secuenciación y los enfoques bioinformáticos han ofrecido nuevas formas de desenredar la complejidad de las comunidades bacterianas. Utter y el profesor Colleen Cavanaugh, junto con investigadores del Laboratorio de Biología Marina de la Universidad de Chicago y del Forsyth Institute estudiaron y analizaron diversos enfoques de secuenciación y análisis de última generación, para obtener una mejor imagen del microbioma oral.
Cuatro especies de bacterias en la boca
“La boca es el lugar perfecto para estudiar las comunidades microbianas”, según A. Murat Eren, miembro de este equipo y profesor de la Universidad de Chicago. “No solo es el comienzo del tracto gastrointestinal, sino que también es un entorno muy especial y pequeño; lo suficientemente diverso desde un punto de vista microbiano como para que podamos responder preguntas interesantes sobre los microbiomas y su evolución”.
La boca contiene una sorprendente cantidad de microbios específicos de sitios en diferentes áreas. Por ejemplo, los microbios que se encuentran en la lengua son muy diferentes de los que viven en la placa de los dientes.
Este equipo de investigadores buscó en bases de datos públicas y descargó un centenar de genomas que representan cuatro especies de bacterias que se encuentran comúnmente en la boca: Haemophilus parainfluenzae y las tres especies orales del género Rothia.
Las utilizaron como referencias para investigar sus parientes muestreados en centenares de bocas de voluntarios del Proyecto del Microbioma Humano (HMP).
Utter explica que utilizaron estos genomas como punto de partida, pero rápidamente investigaron la variación genética total entre los billones de células bacterianas que viven en nuestra boca.
El uso de esta estrategia, conocida con el nombre de metapangenómica, que combina los pangenomas (la suma de todos los genes que se encuentran en un conjunto de bacterias relacionadas) con la metagenómica (el estudio del ADN total proveniente de todas las bacterias en una comunidad), permitió a los investigadores realizar un examen en profundidad de los genomas de los microbios.
Adaptación del hábitat
Así, se encontraron con un descubrimiento sorprendente. “Encontramos una enorme cantidad de variabilidad -destaca Daniel Utter-, pero nos sorprendió el patrón de esa variabilidad en las diferentes partes de la boca; específicamente, entre la lengua, las mejillas y las superficies de los dientes”.
Por ejemplo, dentro de una sola especie de microbio, los investigadores encontraron distintas formas genéticas que estaban fuertemente asociadas a un único sitio diferente dentro de la boca. En muchos casos, el equipo pudo identificar un puñado de genes que podrían explicar el hábitat específico de un grupo bacteriano en particular. Al aplicar la metapangenómica, los investigadores también identificaron las formas específicas en que las bacterias de vida libre en la boca de las personas se diferenciaban de sus homónimos cultivados en laboratorio.
Al identificar algunos candidatos bacterianos realmente fuertes que podrían determinar la adaptación a un hábitat en particular, a estos científicos les gustaría probar experimentalmente estas hipótesis. Para el profesor Cavanaug, estos hallazgos podrían ser la clave para desbloquear probióticos específicos, donde los científicos podrían usar lo que se ha aprendido sobre los requisitos del hábitat de cada microbio. El objetivo no es otro que diseñar microbios beneficiosos para que aterricen en un hábitat específico.
Este estudio y otros similares pueden proporcionar nuevos conocimientos sobre el papel de los microbios orales en la salud humana. “La capacidad de identificar genes específicos, detrás de la adaptación del hábitat, ha sido algo así como un Santo Grial en la ecología microbiana”, reconoce Utter.
