Hologenómica: clarificando la relación entre el host y el microbio

2021/11/02 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

 
En los últimos años, la biología ha realizado un cambio cualitativo en la comprensión de animales y plantas: ahora ve a cada animal o planta como una comunidad de muchas especies, sabiendo que en ellos se encuentran muchos de los microbios que forman el microbiota. Los ejemplos más conocidos son los microbiotas del intestino animal y las raíces de las plantas, pero hay muchos tipos de comunidades. Las interacciones entre los miembros de la comunidad condicionan las características anatómicas, metabólicas, inmunológicas, etc. de los organismos. Estas interacciones dinámicas son investigadas por el biólogo de la Universidad de Copenhague, Antton Alberdi Estibaritz, quien considera que la ciencia puede dar un gran paso: integrar sistemáticamente esta mirada en investigaciones biológicas.
Ed. Alberdi et al., Adaptado de Nature Reviews Genetics.

 

Alberdi y socios han publicado un artículo en la revista Nature Reviews Genetics sobre los medios para dar este paso. El Hologenoma es el conjunto de genomas de todos los organismos que forman un animal o planta: el del huésped y sus microorganismos. Alberdi cree que las técnicas de secuenciación actuales, el CRISPR-Cas9 y la capacidad computacional ya permiten realizar un análisis sistemático de las características genéticas de cualquier huésped y sus microbios, integrando esta variable en las investigaciones biológicas convencionales.

Hasta ahora era necesario realizar cultivos celulares, ensayos funcionales o microscopía para caracterizar uno a uno los taxones microbianos del huésped, por lo que la capacidad de los científicos era muy limitada. La complejidad microbiana es, además, importante: no son sólo bacterias, sino virus, arqueos, hongos, protozoos o helmintos. Sin embargo, las nuevas tecnologías moleculares permiten secuenciar genomas completos en muestras con mezclas complejas de ADN y todos a la vez.

Según los investigadores, una ampliación de la hologenómica permitirá a la ciencia determinar cómo influyen las características genéticas de los hosteleros y microorganismos en las interacciones intracomunitarias. Por ejemplo, cómo la morfología intestinal de los animales produce gradientes de oxígeno para las bacterias, cómo la producción de lípidos del huésped condiciona el microbiota superficial, o cómo las bacterias alteran la expresión de los genes del huésped.

Hologenómica aplicada a la ganadería

Antton Alberdi Estibaritz, bióloga de la Universidad de Copenhague. Ed. Iñigo Ibáñez

A través de la Hologenómica, Alberdi y sus miembros analizan la interacción entre las reses y los microorganismos con los que conviven, y consideran que tiene una gran influencia en la salud y producción animal. Se ha convertido ya en una prioridad estratégica global en la ganadería. “Estamos desarrollando una nueva tecnología para reconstruir estas interacciones en tres dimensiones. Les llamamos paisajes 3D'ómicos”, dice Alberdi. “Básicamente estamos estudiando cómo se expresan los genes de todos ellos a escala microscópica. Si aclaramos cuáles son las características genéticas de los animales/plantas y microorganismos que más aumentan la producción, podemos manipular activamente la comunidad microbiana. Ahora se realiza mediante probióticos y prebióticos, pero no es muy efectivo. La Hologenómica nos permitirá buscar las comunidades más adecuadas con un conocimiento mucho más preciso”.

“Aplicaremos primero en el cultivo de gallinas y cerdos, pero la tecnología será aplicable a la agricultura, la biomedicina y también a la conservación de la naturaleza”. Es más, los investigadores creen que ayudará a resolver las interacciones y relaciones universales entre los diferentes tipos de seres vivos del planeta.

Ante el cambio climático

Además, los microorganismos pueden ayudar a los animales y plantas a adaptarse al cambio climático. “Las bacterias experimentan una evolución genética muy rápida, que se duplica constantemente a diferencia de los hosteleros. Muchos animales y plantas carecerán de capacidad para desenvolverse genéticamente con relativa rapidez ante el cambio climático. Deberán contar con la colaboración de microorganismos que serán los que les proporcionen una adaptabilidad adicional”.