A los especímenes de la planta Medicago truncatula parecida al trébol se les dio una mezcla inicial de dos cepas de la bacteria fijadora de nitrógeno Ensifer meliloti para saber qué les sucede a los microbios cuando se combinan con el mismo huésped en varias generaciones. Crédito: Bill Cole
La era de COVID-19 y la necesidad de lavarse las manos constantemente y desinfectar las cosas ha llevado a los microbios a nuevos niveles de escrutinio, en particular por su impacto en la salud de una persona.
Si bien las asociaciones entre los microbios y sus huéspedes, desde las beneficiosas (piense en los probióticos en el yogur) hasta las dañinas, como los virus que se transmiten por contacto, se conocen desde hace mucho tiempo, se sabe poco sobre cómo evolucionan los microbios y cómo su evolución afecta la salud de sus seres humanos. Hospedadores.
Ahora, investigadores de la Universidad de Toronto y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han descubierto que a medida que los microbios evolucionan y se adaptan a sus huéspedes únicos, se vuelven menos beneficiosos para los huéspedes de otros genotipos.
A los especímenes de la planta Medicago truncatula parecida al trébol se les dio una mezcla inicial de dos cepas de la bacteria fijadora de nitrógeno Ensifer meliloti para saber qué les sucede a los microbios cuando se combinan con el mismo huésped en varias generaciones. Crédito: Bill Cole
Los hallazgos sugieren que probablemente no haya un microbioma universalmente sano. Más bien, los microbios trasplantados pueden necesitar tiempo para adaptarse a un nuevo huésped antes de que traigan beneficios.
“Existe la idea predominante de que la ‘supervivencia del más apto’ significa que las personas deben cosechar los beneficios que otros tienen para ofrecer sin reciprocidad”, dice Megan Frederickson, profesora asociada en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Toronto, y autor principal de un estudio publicado en Ciencias. “Descubrimos que con el tiempo, los microbios se adaptaron mejor a sus anfitriones a través de la evolución de una mayor cooperación, en lugar de una menor”.
Los investigadores, dirigidos por Frederickson y la autora principal Rebecca Batstone, graduada del laboratorio de Frederickson y ahora becaria postdoctoral en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, se propusieron aprender qué les sucede a los microbios cuando se combinan con el mismo anfitrión en múltiples generaciones de ese anfitrión.
Su primer paso fue cultivar varios cientos de especímenes de la planta Medicago truncatula parecida al trébol en un invernadero, dando a cada uno una mezcla inicial de dos cepas de la bacteria fijadora de nitrógeno Ensifer meliloti. Posteriormente, volvieron a plantar semillas nuevas en las mismas macetas y repitieron el proceso durante un total de cinco generaciones de plantas.
Después de un año en el invernadero, los investigadores cultivaron un nuevo lote de plantas y probaron los microbios evolucionados en ellas, mezclando y emparejando diferentes microbios evolucionados y diferentes huéspedes. Compararon qué tan bien crecieron las plantas y cuántas asociaciones formaron cuando se les dieron los microbios originales o evolucionados, y cuando se les dieron microbios que evolucionaron en diferentes huéspedes.
Finalmente, los investigadores secuenciaron los genomas completos de microbios originales y evolucionados para ver en qué se diferenciaban genéticamente.
“Cuando volvimos a colocar microbios desde el principio y el final del experimento en los anfitriones, descubrimos que lo hacían mejor con los mismos anfitriones en los que evolucionaron, lo que sugiere que se adaptaron a su anfitrión local”, dijo Batstone. “Los microbios derivados fueron más beneficiosos cuando compartieron una historia evolutiva con su anfitrión”.
Los investigadores dicen que el hallazgo sugiere que la evolución podría favorecer la cooperación y que los científicos podrían usar la evolución experimental en un laboratorio para producir microbios que brinden más beneficios a sus anfitriones.
“Cuando las plantas o incluso los animales llegan a nuevos entornos, tal vez como especies invasoras o porque están respondiendo a un clima cambiante, los microbios que encuentran pueden ser inicialmente socios pobres. Pero estos microbios podrían adaptarse rápidamente y desarrollar una relación más beneficiosa ”, dijo Frederickson.
Referencia: “La evolución experimental hace que los microbios cooperen más con su genotipo de hospedador local” por Rebecca T. Batstone, Anna M. O’Brien, Tia L. Harrison y Megan E. Frederickson, 23 de octubre de 2020, Ciencias.
DOI: 10.1126 / science.abb7222
La investigación fue apoyada por el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá y la Universidad de Toronto.
