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Los microbios intestinales comparten una historia evolutiva paralela con sus huéspedes humanos: coevolucionaron en el entorno intestinal de nuestra especie durante cientos de miles de años.
Además, algunos microbios exhiben características genómicas y funcionales que los hacen dependientes de su huésped, según revela un nuevo estudio realizado por científicos del Instituto Max Planck de Biología en Tübingen, publicado en Science y realizado con datos de 1.225 personas 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, hasta ahora se sabía poco sobre los orígenes de estas cepas. Además, la mayoría de estas cepas viven casi exclusivamente en el intestino humano. Esto plantea la pregunta de dónde provienen los microorganismos en el intestino humano.
El equipo de investigación conjeturó qué especies y cepas específicas han estado con las personas a medida que la humanidad se diversificó y se extendió por todo el mundo. Para probar si los microbios evolucionaron y se diversificaron simultáneamente con sus huéspedes humanos, 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 microbios intestinales.
Los investigadores crearon árboles filogenéticos para 1.225 participantes en el estudio humano, 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 % de las especies investigadas coincidieron con la historia evolutiva de su huésped humano, lo que significa que estos microbios se codiversificaron durante unos 100.000 años en el intestino humano cuando la gente salió de África a través de los continentes.
"No sabíamos que ninguno de nuestros microbios intestinales seguía nuestra historia evolutiva tan de cerca", dice en un comunicado Ruth Ley, jefa del departamento de Ciencias del Microbioma en el Instituto de Biología Max Planck, Tübingen, donde se realizó el estudio, y vocera adjunta de la CMFI.
"También es notable que las cepas que siguieron más de cerca nuestra historia ahora son 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 características más 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. "Se puede imaginar que esos microbios están en un gradiente de 'vida libre' a dependientes del entorno del cuerpo humano. Hemos visto que algunas bacterias intestinales humanas están más avanzadas en el gradiente hacia la dependencia irreversible del huésped de lo que se pensaba".
Ley dice: "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 1.225 personas 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 proporcionando 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 se han asociado durante mucho tiempo con la población humana local. Con este conocimiento, las terapias de enfermedades basadas en microbiomas se pueden adaptar y perfeccionar para un tratamiento específico de la población.
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