¿qué es un microbioma?
un microbioma es la comunidad de microorganismos-como bacterias, arqueas, hongos, así como virus—que habitan un ecosistema u organismo., Los microorganismos dominan todas las otras formas de vida en todas partes donde los científicos han mirado, incluido el cuerpo humano, los suelos y sedimentos de la Tierra, los océanos y las vías fluviales frescas, la atmósfera e incluso ambientes extremos como respiraderos hidrotermales y lagos subglaciales. Los científicos también usan el término microbioma para referirse a todos estos genes asociados con esas formas de vida.
los microbiomas tienen varias cosas en común. Sus habitantes son abundantes y diversos, variando de un lugar a otro e incluso de persona a persona. También son dinámicos, cambiando en respuesta a factores como la dieta o el clima., Finalmente, están interconectados con su huésped, comprometidos en una relación de toma y daca que a menudo es beneficiosa, incluso esencial, tanto para el huésped como para sus microorganismos residentes.
Los investigadores están empezando a estudiar los microbiomas de forma sistemática. Están tratando de entender qué hace que un microbioma sea saludable, incluyendo qué microbios están presentes y qué están haciendo esos microbios, así como cómo cambian los microbiomas con el tiempo, cómo estas comunidades se mantienen equilibradas y cómo los cambios en los microbiomas afectan la salud humana o ambiental., La investigación del microbioma es incluso importante para la exploración espacial y la ciencia planetaria. Comprender los microorganismos aquí en la Tierra, especialmente aquellos que habitan ambientes extremos, puede ayudarnos a comprender el potencial de formas de vida alternativas y a buscar vida en otros planetas. También pueden ayudarnos a colonizar otros planetas ayudándonos a crear ambientes parecidos a la Tierra, amigables con los humanos, muy, muy lejos.
¿dónde existen los microbiomas?,
el microbioma humano
hay enormes similitudes y diferencias entre las especies bacterianas que predominan en diferentes sitios del cuerpo humano. Los colores representan diferentes filos y familias de bacterias. (Crédito: Darryl Leja, NHGRI)
el microbioma humano es la colección de billones de microbios que viven en y sobre el cuerpo humano. Consiste en alrededor de mil especies bacterianas diferentes que residen en la boca, el intestino y la vagina, y en la piel., Estos microbios, y los genes que expresan, nos convierten en un» superorganismo » compuesto de células humanas y microbianas. (Se estima que el microbioma de una persona puede incluir hasta 8,000,000 genes además de los 20,000 a 25,000 que se estima que contiene nuestro genoma.) El microbioma varía mucho entre los diferentes sitios del cuerpo. De hecho, las diferencias entre los microbios intestinales y orales de una persona se han comparado con las diferencias entre los microbios que se encuentran en el suelo y los océanos.
empezamos a recoger microbios cuando nacemos., Ese proceso continúa durante los próximos tres años de vida hasta que hemos desarrollado un microbioma maduro. Los resultados no son aleatorios: el microbioma humano está compuesto por tipos específicos de microorganismos que se complementan entre sí y a su huésped, cumpliendo funciones esenciales para la vida. Por ejemplo, algunas bacterias intestinales sintetizan vitaminas y neuroquímicos; otras ayudan a la digestión y fortalecen el sistema inmunológico; algunas incluso pueden guiar el desarrollo del cerebro. Aunque el microbioma de todos es similar, varía de un individuo a otro., Los científicos todavía están tratando de explicar cómo se produce esta diversidad microbiana, pero es probable que esté influenciada por factores como la dieta, el medio ambiente, la genética del huésped y la exposición a los microbios temprano en la vida.
Los investigadores continúan estudiando las identidades y actividades de nuestros pasajeros microbianos y las conexiones entre el microbioma humano, la salud y la enfermedad. Su objetivo final es comprender lo que constituye un ecosistema microbiano humano saludable y luego desarrollar formas de mantenerlo saludable y repararlo cuando sea necesario.,
desde 2005, se han establecido al menos ocho programas para estudiar el microbioma humano, incluido el proyecto de Microbioma Humano de los Estados Unidos, la iniciativa de microbioma Canadiense, MetaHIT (UE y China) y el Consorcio de Metagenomas humanos en Japón.
el microbioma de la Tierra
las estimaciones del Censo microbiano del suelo superan las 40.000 especies por gramo.
los suelos y sedimentos de la Tierra también albergan comunidades microbianas., La diversidad en estos hábitats subterráneos es tremendamente alta, con estimaciones del Censo microbiano del suelo que superan las 40.000 especies por gramo. En el suelo, los investigadores han encontrado que los microbios son esenciales para apoyar la vida vegetal, mediando la absorción y la entrada de nutrientes en la cadena alimentaria, el ciclo del carbono y el nitrógeno, la descomposición de los contaminantes y mucho más. Sin embargo, su comprensión del microbioma del suelo va a la zaga del microbioma humano, en parte debido a su inmensidad y complejidad., Un puñado de esfuerzos coordinados a gran escala están en marcha para caracterizar el microbioma del suelo, incluyendo el proyecto de microbioma de la Tierra, Terragenoma, el proyecto de microbioma brasileño, La Iniciativa de microbioma del suelo de China, EcoFINDERS y MicroBlitz. El objetivo final es predecir cómo reaccionarán las comunidades microbianas a las condiciones ambientales como las sequías y gestionar estas comunidades para mejorar los rendimientos, el contenido nutricional o la capacidad de almacenamiento de carbono de las plantas, por ejemplo.,
el microbioma del Océano
Los océanos cubren alrededor del 70 por ciento del planeta, sin embargo, apenas estamos comenzando a conocer a sus habitantes microbianos y lo que hacen por nosotros y por el planeta. Juntos, los organismos extremadamente pequeños, o » nanoplancton «que realizan estos servicios esenciales forman el» nanobioma.»Estos pequeños microbios están altamente especializados y optimizados para su entorno, donde proporcionan energía y componentes químicos a formas de vida más grandes. También producen la mitad del oxígeno que respiramos, y reciclan aproximadamente la misma proporción de dióxido de carbono de la atmósfera., También eliminan la mayor parte del metano de los océanos del mundo. Los cruceros de investigación como Tara Oceans y Global Ocean Sampling Expedition han comenzado a muestrear, secuenciar y analizar el microbioma del océano, desde las aguas superficiales iluminadas por el sol que se mezclan con el viento hasta las capas profundas oscuras que relativamente no se perturban. Los científicos están tratando de entender cómo el microbioma del Océano mantiene su equilibrio bajo una variedad de condiciones.
el microbioma atmosférico
incluso la atmósfera tiene un microbioma, aunque es difícil de muestrear y estudiar., Lo que está claro es que los microbios en la atmósfera están en todas partes, varían de un lugar a otro y pueden permanecer suspendidos durante semanas. La atmósfera transporta estos microbios, ya sea libremente o unidos a partículas como el polvo, alrededor del mundo, un fenómeno que puede afectar la agricultura, las enfermedades infecciosas, la salud humana, las nubes, las precipitaciones y el suministro de agua.
¿Cuál es la conexión entre microbiomas, salud y enfermedad?,
a medida que los investigadores comienzan a comprender lo que constituye un microbioma saludable, también están aprendiendo cómo los desequilibrios en las comunidades microbianas pueden causar enfermedades y cómo restaurar el equilibrio como medio de tratamiento. Existen fuertes asociaciones entre el microbioma intestinal humano y afecciones como la obesidad, la diabetes tipo 2, la cirrosis, la artritis reumatoide y la enfermedad inflamatoria intestinal. Los investigadores ya han restaurado el microbioma intestinal humano «normal» utilizando trasplantes fecales para curar infecciones recurrentes con la bacteria Clostridium difficile., Todavía hay otras asociaciones entre el microbioma intestinal y trastornos como la ansiedad, la depresión y el autismo que los investigadores todavía están explorando. Un objetivo importante de la investigación del microbioma es mover la investigación del microbioma de la correlación a la causalidad y descubrir los mecanismos por los cuales los microbios influyen en la salud y la enfermedad.
¿Cuál es la conexión entre los microbiomas y el espacio?
un catálogo que contiene firmas de reflexión de formas de vida de la tierra que podrían encontrarse en superficies planetarias en todo el cosmos. (Crédito: Hegde S., et al, PNAS, 2015)
incluso los científicos que buscan el espacio están interesados en los microbiomas. Eso tiene sentido cuando se considera lo fundamentales que son los microbios para la vida en la Tierra. Si tratamos de colonizar otro planeta, entender cómo los microbios ayudan a que la tierra sea habitable podría permitirnos crear más condiciones similares a la Tierra en otros planetas, condiciones necesarias para sostener la vida humana. Los investigadores también están estudiando si los microorganismos podrían ayudarnos a cosechar minerales esenciales de las Rocas Marcianas o sintetizar materiales para construir o reemplazar equipos en lugares remotos., Y la NASA tiene un programa para estudiar el microbioma de un astronauta para medir el impacto de los viajes espaciales en la salud humana. Finalmente, los científicos que buscan planetas habitables y vida extraterrestre están estudiando microbios para guiar su búsqueda. Las comunidades microbianas en los ambientes más extremos de la tierra les ayudan a entender las condiciones necesarias para sustentar la vida y qué tipo de biosignaturas buscar en otros planetas.