La biodiversidad es un tema al que se ha dado amplia difusión –nunca suficiente– en las últimas décadas. Ahora es posible enterarse, con espanto, en los libros de texto, en las revistas, en los programas de televisión, qué especies están en peligro de extinción. También escuchamos, con cierto alivio, que ciertas iniciativas de conservación han tenido efectividad. La importancia del tema es crucial, no es para menos ya que nuestras propias necesidades de vida dependen de su preservación. Baste mencionar como ejemplo de ese interés que en México, país que alberga alrededor del 12% de la biodiversidad terrestre mundial, se creó, en 1992, la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO).
La difusión y el interés público en el tema, poco a poco, ha introducido con mayor frecuencia, en el vocabulario coloquial de la sociedad, términos como especie, biodiversidad, extinción, conservación. Hay uno que resaltaremos, el bioma, que se refiere a una agrupación biológica de gran escala: los desiertos, los bosques, los pastizales, los arrecifes de coral, los manglares. En general, todos podemos reconocer biomas observando las formas de vida más conspicuas dentro de ellos: los cactus en los desiertos, los árboles en los bosques, los corales en los arrecifes, etcétera. Sin embargo, existen biomas de antigua estirpe que están por todos lados, pero se esconden frente a nosotros, invisibles por su tamaño.
El microbioma
Nos referimos al microbioma, formado por organismos unicelulares. Una gran cantidad de ellos son conocidos popularmente como bacterias.1 En los años recientes, el estudio del microbioma nos ha permitido conocer más de las comunidades que los forman y el papel que juegan dentro de los ecosistemas. En el suelo son importantes degradadores de materia orgánica y participan activamente en los ciclos biogeoquímicos; desde el mar, regulan el clima formando nubes al liberar sulfuro de dimetilo que promueve la condensación del vapor de agua.
La importancia ecológica de los microorganismos es tal que hay un proyecto mundial llamado Earth Microbiome Project impulsado por una miríada de instituciones de 23 países, entre los que resaltan Brasil, Argentina, Venezuela, India y Nigeria. El proyecto tiene objetivos ambiciosos y de largo alcance como, por ejemplo, la realización de un atlas genético y una reconstrucción de los metabolismos.
El microbioma primigenio
A principios de marzo del 2017, se dio a conocer el descubrimiento de los fósiles microscópicos más antiguos en la historia de la Tierra, tienen una edad de entre cuatro mil 200 y tres mil 700 millones de años. La noticia la dio a conocer Matthew Dodd, de la Universidad Colegio de Londres, en la revista Nature. Este biogeoquímico encabezó el estudio en rocas sedimentarias ferruginosas de Quebec en Canadá donde encontró microscópicos tubos y filamentos de hematita, muy parecidos a los que hacen ahora los microorganismos filamentosos en las ventilas hidrotermales.
Este descubrimiento es sorprendente por, al menos, dos cosas: (1) la rapidez con la que apareció la vida tomando en cuenta que la Tierra se formó hace cuatro mil 500 millones de años; y (2) en ese lejano tiempo las primeras formas de vida tomaban energía y nutrientes de las ventilas hidrotermales del suelo marino. Desde entonces, las reinas de la Tierra han sido las bacterias.
La colaboración
Desde la aparición del Origen de las especies, escrito por el naturalista inglés Charles Darwin, la idea de la competencia como la más importante interacción biológica, dominó el pensamiento evolutivo: la sobrevivencia del más apto, el competidor más fuerte, la lucha por la existencia. (Por supuesto, en la sociedad, la idea de la competencia es un elemento central del libre mercado.) Sin embargo, la historia de la vida es mucho más compleja y la colaboración también ha jugado un papel notable en la evolución de la vida.
Durante miles de millones de años, las comunidades bacterianas estuvieron solas en la Tierra, pero en algún lado, en algún momento de hace mil 500 millones de años, en un ecosistema bacteriano, se establecieron simbiosis estrechas entre los microorganismos que evolucionaron hacia células con mayor complejidad. La simbiosis que establecieron era una muy particular pues ciertas bacterias comenzaron a vivir dentro de otras. Este proceso es conocido como endosimbiosis, mediante el cual, algunas hospederas albergaron a las bacterias que evolucionarían en organelos celulares tales como las mitocondrias o los cloroplastos. Así nació la célula eucarionte –nosotros, querido lector, somos eucariontes, tenemos células con núcleo verdadero–, de un consorcio bacteriano, de la colaboración. En términos modernos, esta teoría fue postulada por Lynn Margulis a finales de la década de los 60 del siglo XX, en oposición abierta a la idea dominante de la competencia.
Las asociaciones contemporáneas
En nuestros cuerpos, los seres humanos llevamos una microbiota compuesta por trillones de microorganismos que tienen un impacto en nuestra salud, no solamente porque pueden ser patógenos, sino porque actúan modulando procesos fisiológicos. Por ejemplo, en las comunidades microscópicas de nuestro intestino, hay una bacteria que participa en su salud funcional y en la modulación de la respuesta del sistema inmune. El nombre de la bacteria es Faecalibacterium prausnitzii y la adquirimos de la leche materna en nuestra temprana infancia. La bacteria vive en la mucosa que recubre el colon, rica en ciertos azúcares complejos. F. prausnitzii puede alimentarse de esos azúcares, pero prefiere hacerlo de fibra natural si es que hay un suministro constante. Cuando comemos fibra natural, F. prausnitzii se alimenta de ella y no ingiere los azúcares de la mucosa, de esa forma mantiene un grosor saludable ya que es una barrera contra bacterias potencialmente patógenas. Además, en esta condición, F. prausnitzii produce biturato que actúa como señal química para que las células T de nuestro sistema inmune reduzcan la respuesta inflamatoria. Hay un equilibrio, las bacterias benéficas viven en la mucosa, ésta se mantiene saludable y funcional, F. prausnitzii manda la señal antiinflamtoria como síntoma de buena salud y el colón no se inflama.
El microbioma intestinal ha coevolucionado con nosotros durante miles de años durante los cuales fuimos cazadores-recolectores. En ese entonces, Homo sapiens mantenía una alta diversidad de bacterias mutualistas debido a una dieta rica en fibras naturales, así que se había establecido un equilibrio con la microbiota intestinal. Pero la dieta de los seres humanos ha cambiado radicalmente en muy poco tiempo, por lo menos, en las grandes urbes. Ahora es más rica en proteínas, azúcares y grasas, lo que provoca el deterioro de la mucosa intestinal ya que, al consumir poca fibra, las poblaciones de F. prausnitzii consumen los azúcares de la mucosa disminuyendo su grosor protector y, al irse acabando, también se abaten sus poblaciones. Este fenómeno provoca que penetren microorganismos patógenos y que haya una respuesta inflamatoria incontrolable. ¡Bingo!, se presenta la colitis.2
Lo invisible omnipresente
El microbioma también es importante en las interacciones con otros organismos. Las moscas de la fruta (Drosophila melanogaster) prefieren aparearse con individuos que han tenido la misma dieta, no por los nutrientes que se consumen sino por los simbiontes microbianos que adquieren con esas dietas, uno de ellos es la bacteria Lactobacillus plantarum, responsable del tipo de carbohidratos presentes en la cutícula de las moscas, mismos que definen las preferencias de apareamiento.
Los mosquitos Anopheles gambiae –que transmiten la malaria en África– se guían por pistas químicas que emanan de la piel humana, se ha visto que una alta diversidad y abundancia de bacterias en la piel de los géneros Pseudomonas y Variovorax, puede evitar la visita de los mosquitos pues las bacterias producen químicos que los repelen o que enmascaran los químicos volátiles de la piel.
La salud de los arrecifes está relacionada con la diversidad de su microbioma por lo que las comunidades bacterianas son un indicador ambiental de la salud de ese bioma marino.
Como hemos visto a vuelo de pájaro, vivimos en el mundo de las bacterias.3 La Tierra actual es una que no se parece en nada a esa primera donde vivieron las bacterias que encontró el grupo de investigadores británicos en los estratos más antiguos del planeta, pero aunque las condiciones de la Tierra hayan cambiado, todavía persisten, en los descendientes de aquellas bacterias, esas microscópicas formas de vida que están en todas partes, hasta en los más insospechados e inhóspitos –para nosotros y otras especies– lugares y que llevamos con nosotros o, más bien, nosotros somos el hábitat de esos grandes invisibles.
Bibliografía
Velasquez-Manoff, M. (2015) Gut microbiome. The peacekeepers. Nature Vol. 518.
Ezenwa, V. et al. (2012) Animal Behavior and the Microbiome. Science Vol. 338.
Dodd, M. et al. (2016) Evidence for early life in Earth’s oldest hydrothermal vent precipitates. Nature Vol. 543.
Human Microbiome Project http://hmpdacc.org/overview/about. php (Consultado en marzo del 2017).
Earth Microbiome Project http://www.earthmicrobiome.org/ (Consultado en marzo de 2017).
Notas:
1 Para darnos una idea con respecto al tamaño, mostraremos algunos cálculos más ilustrativos que de precisión. Imaginemos que una bacteria tiene el tamaño de un automóvil, entonces, alguna de nuestras células tendría el tamaño del Estadio Azteca y un ser humano tendría las dimensiones de la Sierra Sur de Guerrero.
2 Existe un programa llamado Human Microbiome Project cuyo trabajo consiste en recabar información molecular de los microorganismos asociados a nuestro cuerpo.
3 En la actualidad se reconocen tres grandes grupos de seres vivos denominados dominios: las bacterias (eubacterias) donde están especies de los géneros como Salmonella y ; las arqueas (arqueobacterias) que también son células sin núcleo pero que difieren de las primeras en ciertos genes claves, en la mayor diversidad de metabolismos con que cuentan y a la posibilidad de vivir en condiciones extremas como alta salinidad o aguas termales; finalmente está el grupo de los eucariontes donde está el resto de los organismos que tienen células con núcleo: los microorganismos como las amibas o los tripanosomas, los hongos, las plantas y los animales.
