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| La bacteria Escherichia coli es un miembro de la microbiota humana. |
¿De qué se trata el Microbioma humano, cuándo fue descubierto, qué es la diversidad microbiana y cuál es el rol de la microbiota humana? El Microbioma humano es el conjunto completo de microorganismos (la microbiota) que viven en y en seres humanos y, más específicamente, la colección de genomas microbianos que contribuyen al retrato genético más amplio, o metagenómica, de un ser humano.
Los genomas que constituyen el microbioma humano representan una variedad notablemente diversa de microorganismos que incluye bacterias, arqueas (organismos unicelulares primitivos), hongos e incluso algunos protozoos y virus no vivos.
Las bacterias son con mucho los miembros más numerosos del microbioma humano: la población bacteriana sola se estima entre 75 billones y 200 billones de organismos individuales, mientras que el cuerpo humano completo consiste en alrededor de 50 billones a 100 billones de células somáticas (cuerpo).
La gran abundancia microbiana sugiere que el cuerpo humano es de hecho un "supraorganismo", una colección de células y genes humanos y microbianos y, por lo tanto, una mezcla de rasgos humanos y microbianos.
Descubrimiento del microbioma humano
La primera evidencia científica de que los microorganismos forman parte del sistema humano normal surgió a mediados de la década de 1880, cuando el pediatra austríaco Theodor Escherich observó un tipo de bacteria (llamada Escherichia coli) en la flora intestinal de niños sanos y niños afectados por enfermedades diarreicas.
En los años que siguieron, los científicos describieron una serie de otros microorganismos aislados del cuerpo humano, incluyendo en 1898 la especie Veillonella parvula, un miembro bacteriano de la flora oral, digestiva, urinaria y respiratoria superior, y en 1900 bifidobacterias, miembros de La flora intestinal.
A lo largo del siglo XX, se aislaron otros microorganismos de los conductos nasales, cavidades bucales, piel, tracto gastrointestinal y tracto urogenital y se caracterizaron como parte de la microbiota humana. Aunque este grupo de organismos ha sido conceptualizado de diversas maneras desde su descubrimiento, el concepto del microbioma humano, y por lo tanto el estudio intensivo de él, se desarrolló principalmente en la primera década del siglo XXI.
Streptococcus mutans; Microbioma humano
Streptococcus mutans es una parte de la comunidad bacteriana normal de la boca humana. Sin embargo, también contribuye a la caries dental.
El conocimiento del microbioma humano se expandió apreciablemente después de 2007, año en que el Proyecto de Microbioma Humano (HMP) -un esfuerzo internacional de cinco años para caracterizar las comunidades microbianas encontradas en el cuerpo humano e identificar el papel de cada microorganismo en salud y enfermedad- fue lanzado.
El proyecto aprovechó el costo decreciente de la tecnología de secuenciación del genoma completo, que permite identificar organismos a partir de muestras sin necesidad de cultivarlas en el laboratorio; La tecnología también facilita el proceso de comparación de secuencias de ADN de microorganismos aislados de diferentes partes del cuerpo humano y de diferentes personas.
En los tres primeros años del proyecto, los científicos descubrieron nuevos miembros de la microbiota humana y caracterizaron a cerca de 200 especies diferentes de miembros bacterianos.
Diversidad microbiana
Según algunas estimaciones, la microbiota humana puede consistir en un total de 900 o 1.000 especies diferentes de microorganismos, haciendo para una colección extraordinariamente diversa de genomas microbianos. Esta diversidad se manifiesta en las diferencias en la composición microbiana no sólo de un ser humano al siguiente, sino también entre las partes del cuerpo que coinciden, como las manos derecha e izquierda, del mismo individuo.
Por ejemplo, como un estudio ha demostrado, una superficie de palma típica de la mano puede albergar más de 150 especies bacterianas diferentes, sólo el 17 por ciento de las cuales son comunes a las dos manos de la misma persona y sólo el 13 por ciento de los cuales son compartidos por diferentes personas.
Enterococcus faecalis; Microbioma humano
La bacteria Enterococcus faecalis, que se encuentra en el intestino humano, es miembro de la diversa comunidad de especies microbianas que constituyen el microbioma humano.
El intestino humano es otro sitio caracterizado por un alto grado de diversidad y abundancia de microbiomas. En un estudio de 124 individuos europeos, los investigadores aislaron cerca de 3,3 millones de genes microbianos. Muchos de estos genes representaban con frecuencia especies bacterianas intestinales, al menos 160 de los cuales se cree que habitan el intestino de cada persona.
La identificación de estas especies frecuentes en las poblaciones es fundamental para definir los llamados núcleos bacterianos comunes que permiten a los científicos explorar la interfaz del microbioma humano con factores como la dieta, la cultura y el genotipo.
El papel de la microbiota humana
La mayoría de los miembros de la microbiota humana benefician a los humanos proporcionándoles rasgos que de otro modo no poseerían. Algunos microorganismos encontrados en el intestino humano, por ejemplo, obtienen nutrientes de alimentos ingeridos a cambio de ayudar con la descomposición de los alimentos o prevenir la colonización del intestino por bacterias dañinas.
Sin embargo, existen muchos microorganismos en la microbiota humana que están estrechamente relacionados con organismos patógenos (que causan enfermedades) o son capaces de ser patógenos. Los ejemplos incluyen especies bacterianas de los géneros Staphylococcus, Streptococcus, Enterococcus, Klebsiella, Enterobacter y Neisseria.
Staphylococcus aureus; Microbioma humano
La bacteria Staphylococcus aureus se encuentra en la piel de personas sanas, haciéndolo un miembro de la microbiota humana normal. Ciertas cepas de S. aureus, sin embargo, son agentes principales de infecciones de heridas, furúnculos y otras infecciones de piel humana y son causas comunes de intoxicación alimentaria.
La infección por Clostridium difficile sirve como un ejemplo útil para ilustrar la importancia de la relación entre el microbioma humano y la salud y la enfermedad. La infección por C. difficile, que se caracteriza por diarrea recurrente severa, cólicos abdominales y náuseas, ocurre con más frecuencia en personas que reciben un curso de antibióticos mientras están en un hospital.
Los antibióticos matan o inhiben la reproducción de bacterias patógenas y en el proceso producen cambios dramáticos en las comunidades microbianas humanas normales, de manera que las colonias previamente establecidas pueden ser superadas por colonias de diferentes especies potencialmente patógenas.
En el caso de C. difficile, los investigadores han descubierto que la infección puede ser tratada efectivamente a través del trasplante fecal, en el que el material fecal de una persona sana se transfiere al paciente, restaurando así las poblaciones de microbiota intestinal benéfica.
Los científicos que estudian la obesidad han detectado una mayor abundancia de bacterias Prevotella y Firmicutes y de arqueas metanogénicas productoras de metano en individuos obesos en relación con personas de peso normal y personas que han sido sometidas a cirugía de bypass gástrico. Los científicos sospechan que estos microorganismos son más eficientes en la recolección de carbohidratos de los alimentos que los tipos de microorganismos que dominan la flora intestinal de individuos de peso normal. Los nutrientes adicionales se almacenan en el cuerpo como grasa.
Se espera que el estudio continuo del microbioma humano continúe arrojando luz sobre aspectos fundamentales de la fisiología humana y particularmente la nutrición humana. Una mejor comprensión de las necesidades nutricionales podría conducir a cambios en las recomendaciones dietéticas y en la producción de alimentos.
Además, la información sobre el microbioma humano podría conducir al desarrollo de nuevas técnicas y tratamientos de diagnóstico para una variedad de enfermedades humanas, así como al desarrollo de productos industriales basados en sustancias (por ejemplo, enzimas) que son producidos por miembros del Microbiota humano.