 El equipo de Steven Gill, del Instituto para la Investigación Genómica, en Rockville, ha definido el genoma colectivo de la flora intestinal. Hasta 100 billones de microbios, representados en más de mil especies, configuran el microbioma, que permite al hombre digerir lo que come, incluidas vitaminas, fibras y azúcares. El mayor número de estos microbios se encuentra en la zona distal de esta cavidad: el colon. Sin ellos, no seríamos lo que somos. Los científicos han caracterizado el 'microbioma' o ecosistema de esta parte del tubo digestivo.
No estamos solos. En nuestro intestino viven habitualmente más de 100 billones de microorganismos que nos ayudan a digerir y asimilar numerosos nutrientes. Científicos del Instituto para la Investigación Genómica (TIGR, sus siglas en inglés) de Estados Unidos han descrito y analizado los microbios presentes en el colon. El estudio, publicado en Science, muestra que estos organismos están formados por un número de genes 100 veces superior a los que conforman nuestro genoma humano.
"El tracto gastrointestinal tiene la más abundante y diversa población de bacterias del cuerpo humano", remarca el principal autor Steve Gill, biólogo molecular que trabaja antes en TIGR y que ahora se encuentra en la Universidad de Nueva York en Buffalo (EEUU). "Dependemos por entero de esta población microbiana para nuestro bienestar. Un cambio dentro de ese entorno, con frecuencia conduce a la ausencia o presencia de microbios beneficiosos, puede desencadenar defectos en el metabolismo y dar lugar al desarrollo de patologías como la enfermedad inflamatoria intestinal".
Para estudiar el ecosistema intestinal, los investigadores analizaron muestras fecales de dos individuos sanos, una mujer de 28 años y un hombre de 37, que no habían recibido antibióticos u otros fármacos durante el año previo ni habían tenido ninguna enfermedad importante, y crearon una base de datos con el ADN presente.
En esas muestras, se encontraron varios cientos de clases de bacterias, o filotipos, aunque la mayoría de ellas pertenecía a dos familias: Actinobacterias y Firmicutes. Sesenta filotipos Firmicute pertenecían a la clase Clostridia.
También se detectó la presencia importante de otro microorganismo, el 'Methanobrevibacter smithii', que obtiene su energía a través de la producción de metano, un gas que contribuye a la eliminación del hidrógeno acumulado de una parte del metabolismo y con ello se aumenta la eficacia de la asimilación de grandes moléculas de azúcares.
Posteriormente, los investigadores compararon las muestras recogidas con las secuencias presentes en otras dos bases de datos. De esta forma, los científicos llegaron a la conclusión de que el colon aloja a múltiples cepas de una bacteria, la 'Bifidobacterium longum' (un miembro de las bacterias ácido-lácticas) , y de la 'Methanobrevibacter smithii'.
Los autores sospechan que el intestino humano es al menos tan complejo como nuestros mares o nuestra tierra en número de géneros bacterianos o de especies que existen en su interior.
Además, estas bacterias llevan a cabo una función beneficiosa. El estudio muestra que estos microbios ayudan a sintetizar activamente vitaminas, como la B1 y la B6, y a romper (asimilar) determinados azúcares, como el xilano y la celobiosa (similar a la celulosa), presentes en la pared celular de plantas comestibles como manzanas o zanahorias.
Este trabajo forma parte de las muchas investigaciones que se están realizando en el campo de la metagenómica, que trata de estudiar un conjunto de genomas presentes en un ecosistema determinado. La idea es examinar cómo un ecosistema de genes entero responde a perturbaciones del entorno, y en el caso de los humanos, cómo nuestro ecosistema microbiano contribuye a la salud y a la enfermedad.
Los autores explican que se necesitan más estudios para ofrecer una cobertura más profunda del microbioma y para valorar el efecto de la edad, dieta y estados patológicos (enfermedad inflamatoria intestinal, obesidad y cancer) en el microbioma del colon de los humanos en diferentes entornos.
"Los resultados podrían ofrecer una amplia visión de la biología humana, incluyendo nuevos marcadores para definir nuestra salud; nuevas formas de optimizar nuestra nutrición personal; una nueva manera de predecir la biodisponibilidad a fármacos administrados por vía oral; y una nueva forma de pronosticar nuestra predisposición individual y social a alteraciones como infecciones por patógenos, obesidad y respuestas inmunológicas del intestino", concluyen.
Microbioma
El microbioma del intestino incluye más de 60.000 genes, al menos el doble de lo encontrado en el genoma humano. Algunos de estos genes codifican las enzimas necesarias para digerir los alimentos, lo que sugiere que las bacterias evolucionan en el colon de forma conjunta con el hombre y se benefician mutuamente.
El tracto intestinal dispone de la población bacteriana más diversa del organismo. Dependemos de esa población para sentirnos bien. Cualquier cambio en ella, normalmente producido por ausencia o presencia de microbios beneficiosos, puede activar defectos en el metabolismo y el desarrollo de enfermedades, como la inflamatoria intestinal.
Para llevar a cabo el estudio, se recogieron muestras fecales de dos adultos anónimos sanos que no habían tomado ni antibióticos ni otra medicación en el año previo. Los investigadores diseñaron librerías de ADN de las muestras y generaron 65.059 y 74.462 secuencias leídas de los dos sujetos, respectivamente. Encontraron evidencia de varios cientos de filotipos bacterianos, que se dividieron principalmente en dos grupos: firmicutes y actinobacterias. Además, Methanobrevibacter smithii era el más prevalente.
Para valorar la biodiversidad del microbioma del colon, los investigadores han empleado dos estrategias. Primero, compararon las secuencias de ADN con dos bases de datos: una que contenía 16 secuencias de genes de ADN y otra con proteínas no redundantes. La segunda estrategia consistió en comparar las secuencias con Bifidobacterium longum y con la de M. smithii.
Después de estas comparaciones, el citado grupo ha determinado que la mayor parte de las cepas estudiadas están relacionadas con M. smithii.
El trabajo muestra que los microbios que residen en el colon sintetizan de forma activa las vitaminas y las plantas de glucosa, como la xilan y cillobiosa, que los humanos no son capaces de digerir porque carecen de las enzimas necesarias. La cellobiosa es un componente clave imprescindible en muchas plantas y se ha encontrado en las manzanas y en las zanahorias.
El trabajo supone un paso mas en el campo de la metagenómica o del estudio de muchos genomas del ecosistema. "La idea de nuestro grupo es estudiar los genomas del ecosistema que contribuyen a la salud y a la enfermedad".
El estudio aporta un avance importante para identificar las diferencias entre los sujetos sanos y los que tienen algunas patologías, y servirá para hallar nuevos biomarcadores con los que determinar, entre otras cosas, las bacterias resistentes a antibióticos.
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