NINGÚN MICROBIOMA ES UNA ISLA, REVELA UNA ENCUESTA SIN PRECEDENTES DEL VALLE DE HAWAI

Por Elizabeth Pennisi
28 de agosto de 2019

LOUISVILLE, KENTUCKY— Incluso el mundo interno de los microbios del que depende casi todas las plantas y animales es parte de un ecosistema más grande, sugieren los hallazgos de un valle hawaiano. Los investigadores han tendido a estudiar tales comunidades microbianas, que se encuentran en las tripas de los animales y en los nódulos fijadores de nitrógeno en las raíces de las leguminosas, por ejemplo, de forma aislada. Pero al muestrear y analizar las bacterias en todo el valle de Waimea de Oahu, un equipo descubrió que el microbioma de cada organismo es un subconjunto de lo que existe en el entorno más amplio y en los organismos más bajos en la red alimentaria. "La verdadera sorpresa fue la medida en que los microbios se extienden entre los huéspedes y los hábitats", dijo el ecologista microbiano Anthony Enmienda, uno de las dos docenas de investigadores de la Universidad de Hawái (UH) en Honolulu que realizó la encuesta. "Hemos estado usando anteojeras".

En lugar de microbiomas individuales, imagina un solo "microbioma del ecosistema", dice Enmienda, quien presentó los hallazgos aquí en la reunión anual de la Sociedad Ecológica de América este mes. El trabajo "tiene la posibilidad de darnos una imagen completa de cómo los microbios se mueven dentro y a través de los entornos", agrega Kabir Gabriel Peay, ecólogo de la Universidad de Stanford en Palo Alto, California, quien escuchó la presentación de la reunión. "Este enfoque es realmente crítico si realmente queremos saber cómo se ensamblan los microbiomas".

Margaret McFall Ngai, de UH, cuyos estudios sobre microbios bioluminiscentes en calamares en las últimas décadas revelaron cuán íntimas pueden ser las conexiones entre los microbios y sus anfitriones, pensó que las islas hawaianas podrían hacer para los microbios lo que tienen para otra flora y fauna: proporcionar un laboratorio para probar principios ecológicos clave. Y se dio cuenta de que los investigadores de microbiomas UH recién contratados tenían la gama de experiencia necesaria para hacer el trabajo. A sus colegas se les vendió rápidamente la idea, e identificaron el valle de Waimea como un entorno prometedor. Waimea, una cuenca de solo 12 kilómetros de largo, abarca una amplia gama de hábitats, desde playas secas hasta bosques tropicales.

Los estudiantes y el profesorado se desplegaron en todo el valle para recolectar microbios, tomar muestras de plantas, animales, tierra, rocas, arroyos e incluso el océano, mientras los buzos evaluaban los microbios en los arrecifes de coral en la base del valle. Analizaron todo el ADN en sus muestras y compararon esas secuencias con bases de datos de ADN de organismos conocidos. "No puedo pensar en nadie más que haya hecho ese esfuerzo", dice Stephanie Kivlin, ecologista de microbios y ecosistemas de la Universidad de Tennessee en Knoxville. "Nunca pensamos en ver cómo [los microbios en] animales cercanos podrían afectar las plantas", agrega. "Lo que encontraron es que hay un patrón realmente agradable".

Los datos revelaron microbiomas anidados, similares a las muñecas rusas. Las muestras de suelo y vida libre contenían la gama más amplia de microbios. Los productores primarios, plantas y algas, albergaron el siguiente rango más grande, aunque solo un subconjunto de la diversidad vista en el entorno del valle. Los comedores de plantas y algas tenían un subconjunto de ese subconjunto, y los carnívoros tenían los microbiomas menos diversos de todos. Enmienda y sus colegas concluyeron que los microbios en el paisaje prepararon el escenario para los que se encuentran dentro de los anfitriones. Y de alguna manera el lugar de cada organismo en la red alimentaria ayuda a determinar qué microbios adquiere.

Muchos investigadores han asumido que el microbioma de un organismo se siembra de alguna manera del medio ambiente, pero pocos han profundizado en los detalles. Este estudio es "una demostración de cuán conectado está nuestro mundo, hasta el nivel microbiológico", dice Colin Averill, ecólogo microbiano en ETH Zurich en Suiza, que estudia cómo los microbios del suelo influyen en los árboles que se encuentran sobre ellos. La encuesta de Waimea "implica que necesito adoptar un enfoque aún más amplio", dice.

El trabajo también reveló que algunos microbios están sorprendentemente extendidos. Muchos de los llamados hongos marinos eran comunes en la corriente e incluso en la tierra, informó enmendar. Eso es sorprendente para Peay. "Sugiere que pueden tener ciclos de vida mucho más complejos o historias naturales de las que habíamos imaginado anteriormente".

Enmienda y sus colegas ahora esperan ver el tráfico microbiano en todo el ecosistema en acción. Llevan plántulas de fresa cultivadas en laboratorio y moscas de la fruta enjauladas, criadas en laboratorio y libres de gérmenes a diferentes lugares del valle, con la esperanza de ver cómo adquieren microbiomas del medio ambiente y cómo sus nuevos huéspedes microbianos afectan su salud y su estado reproductivo. "Eso podría tener una recompensa práctica", dice Peay. "Comprender cómo las plantas y los animales adquieren sus microbiomas tiene el potencial de mejorar los esfuerzos para restaurar los ecosistemas, mejorar la sostenibilidad agrícola y controlar las enfermedades".

Publicado en: Evolución
doi: 10.1126 / science.aaz2907