Quiero comenzar con una pequeña confesión: cuando comencé a trabajar en el campo del microbioma, allá por el 2012, me aburría soberanamente leyendo artículos sobre ello. La mayor parte de ellos no pasaba de la mera descripción de una infinidad de conjunto de datos tomados bajo condiciones un tanto arbitrarias. Muchas listas interminables de nombres de géneros, clases o filos de bacterias y arqueas, con más o menos presencia en los hospedadores, intentando relacionar esos números con las condiciones en que se midieron. Muchos nombres, poca chicha. O eso creía al principio.
Con el paso del tiempo he llegado a valorar de una forma más positiva esos artículos. Quizá no fueran los más interesantes, pero sin duda han sido necesarios (y lo siguen siendo hoy en día) en un campo que no ha dado más que sus primeros pasos. La biología es una ciencia que bebe directamente del naturalismo, de la pura descripción del mundo que nos rodea. Antes de poder hacer cualquier predicción mínimamente acertada o de generar las primeras leyes biológicas, hemos de conocer el camino que pisamos, describir con el máximo rigor que nos rodea y empezar a generar las primeras hipótesis que darán forma al paradigmas. No os voy a engañar, leer ese tipo de artículos no me produce felicidad propiamente dicha, pero valoro mucho su utilidad. Al fin y al cabo, la biología es contexto.
De hecho, ahora mismo nos encontramos ya en una posición extremadamente interesante. Hemos avanzado mucho desde esas descripciones iniciales y la calidad de la investigación ha crecido exponencialmente. Ya no solo vemos una lista interminable de taxones, sino que hemos implementado esa información dentro del marco de la ecología microbiana, dando lugar a teorías que originan predicciones de un cierto rigor. Además, la propia idea de tener una comunidad de microorganismos conviviendo estrechamente con nosotros ha permitido dar nuevas alas a antiguos debates en biología, como el concepto de qué es un individuo biológico, o qué es una función.
Son temas tan interesantes que merecen sus propios espacios en esta página, y en algún momento lo tendrán. Pero lo más importante a tener en cuenta, son conceptos que requieren de definiciones rigurosas en biología, especialmente cuando son conceptos sobre los que se basan campos de estudio enteros. Una definición no es, solamente, una forma de describir un proceso. Es sobre la que se basan muchas ideas en biología. Dependiendo de cómo definas algo, puedes tener A o B bajo ciertos supuestos, ya que la naturaleza se empeña en tener una escala de infinitos grises, y hacer cortes no siempre es trivial. Elaborar definiciones válidas en biología es importante, algo en lo que la filosofía de la ciencia es fundamental.
Esta pequeña disertación tiene sentido si nos planteamos una pregunta que está cogiendo cada vez más importancia en el campo de la microbiota: hasta ahora hemos tenido infinidad de estudios describiendo comunidades enteras y funciones de microbios en una gran multitud de hospedadores, y dado que vivimos en un mundo rodeado de microbios, asumimos que prácticamente todos los animales deben tener una comunidad de microorganismos a la que llamar microbiota. Sin embargo, ¿es cierto que todos los animales tienen microbiota? ¿Todos los animales necesitan una microbiota? De hecho, ¿qué significa tener una microbiota?
Esta última pregunta es importante, pues es la que puede definir los límites entre tener, necesitar, o carecer de una microbiota. Y es lo que se preguntan en la magnífica revisión de Hammer, Sanders y Fierer [1]. Para un texto algo más corto y directo al grano, id a la entrada de su blog (http://fiererlab.org/2018/05/18/do-all-animals-need-microbes/). Así pues, ¿cómo caracterizamos una microbiota? Partimos del principio de que prácticamente todos los animales están en contacto con microorganismos en alguna parte de su vida, aunque ya conocemos excepciones a esta regla dado que hay partes de los animales o plantas que pueden tener una relativa esterilidad, como es el caso del cerebro, la córnea o la sangre en humanos. Estos autores argumentan que una comunidad de microbios puede ser flexible a lo largo de dos ejes con cierta dependencia entre sí: la residencia, o capacidad de los microorganismos en permanecer de una forma relativamente estable en un hospedador; y la funcionalidad, o ver qué aporta esta comunidad al hospedador. Básicamente se preguntan si una comunidad es persistente y cuándo es útil. Defienden que, en muchos casos, la comunidad microbiana de los hospedadores es transitoria, no permanece de una forma estable conviviendo con el hospedador. Esto ocurre, por ejemplo, con una gran cantidad de hongos que habitan en nosotros, los cuales parecen provenir principalmente de los alimentos que tomamos y no permanecen en nuestro intestino durante mucho tiempo. También ocurre que muchos invertebrados son capaces de filtrar bacterias de sus nutrientes quedándose con solo una o dos especies capaces de colonizar sus intestinos. Esto ocurre incluso a niveles donde los invertebrados crecen en suelos ricos en bacterias, quedándose con solo un residente interno, algo tremendamente fascinante. Además, las comunidades microbianas pueden estar solo cuando se les “necesita”, como es el caso de muchos insectos como las abejas, las cuales tienen comunidades de microorganismos de una cierta complejidad en sus estados adultos careciendo de prácticamente cualquier bacteria en sus estados larvales.
Esto da que pensar, ya que si hay especies de invertebrados que son capaces de filtrar prácticamente todas las bacterias para quedarse solo con una o dos especies, ¿qué nos impide pensar que pueda haber organismos capaces de filtrar todas? De hecho, tener una comunidad estable de microorganismos es una bendición a la par que una maldición. Sí, dotan de funciones extras que de otra forma serían muy costosas de mantener u originar por el hospedador, pero mantener esas comunidades también tiene un coste ecológico y evolutivo enorme. Además, algunas de las funciones que otorgamos a la microbiota en ciertas especies, como la producción de huevos en la avispa Asobara tabida gracias a la presencia del endosimbionte Wolbachia, no están presentes en especies estrechamente relacionadas que no necesitan de bacterias para ello. De hecho, parece que la no-dependencia de una microbiota está ampliamente distribuida en la naturaleza y a través del árbol de la vida. Id al artículo y echad un ojo a su Tabla 1 para ver la multitud de ejemplos y taxones sin residentes, o al menos, con muy pocos. Incluso animales dentro del sub-filo de los vertebrados, como los pandas, pájaros, o ciertos murciélagos, tienen comunidades de microorganismos muy simples, que a su vez son muy transitorios. Por lo tanto, una comunidad que solo está de forma transitoria en el hospedador y no tiene una utilidad aparente podría indicarnos que el animal no tiene microbiota. Es una definición un tanto laxa sobre no tener algo, pero válida hasta cierto punto.
Por ir resumiendo algo todo este torrente de información, lo que se defiende no es solamente animales sin interacción con microorganismos, sino la falta de una comunidad estable y útil. Puedes tener bacterias en tu interior, pero eso no significa que realmente vivan ahí, o hagan cosas. Puede que, simplemente, estén de paso, y no constituyan una microbiota bajo la definición previamente dada. Ante la pregunta de cómo podemos saber si los residentes microbianos forman parte de una microbiota o no, los autores proponen ciertos puntos a los que me gustaría sumar uno muy importante, estudiar la dinámica de la comunidad. Ahora sabemos que la dinámica de las microbiotas es altamente compleja, y asumir que una fotografía puede decirnos cómo es una película es asumir mucho. Después, como ellos proponen, y yo personalmente abrazo con la fuerza de una Boa constrictor, es estudiar la historia natural de los hospedadores, a la par que su ecología. Estudiar la morfología de los animales, el tipo de alimentación, los posibles predadores y presas, sus interacciones con el entorno y demás organismos de alrededor. Otra vez, la evolución tiene algo que decir. De hecho, si asumimos que muchas de las probables microbiotas son realmente comunidades muy transitorias y sin peso aparente en el hospedador, puede cambiar de forma muy profunda el hecho de cómo los microorganismos han conformado la historia evolutiva de las especies en este planeta.
PD: recomiendo mucho esta entrada del blog de Quanta Magazine
[1] Hammer, T. J., Sanders, J. G., & Fierer, N. (2019). Not all animals need a microbiome. FEMS Microbiology Letters, 366(10), 1–11. https://doi.org/10.1093/femsle/fnz117
Daniel Martínez Martínez (@dan_martimarti) es licenciado en Ciencias Biológicas por la Universidad de Valencia, donde también realizó el máster Biología molecular, celular y genética. Realizó su doctorado a caballo entre el FISABIO (Fundación para el fomento de la investigación Sanitaria y Biomédica) y el IFIC (Instituto de Física Corpuscular). Su labor investigadora está centrada en el estudio de la relación entre la composición funcional y de diversidad de la microbiota humana, y el estado de salud-enfermedad de los individuos. Durante los últimos años ha mantenido una actividad de divulgación científica escrita, además de participar en la organización de eventos como Expociencia. Actualmente trabaja en el Imperial College de Londres.