{"id":12,"date":"2021-02-02T00:51:33","date_gmt":"2021-02-02T00:51:33","guid":{"rendered":"https:\/\/ciencia.bio\/blog\/?p=12"},"modified":"2021-02-02T20:52:25","modified_gmt":"2021-02-02T20:52:25","slug":"el-mundo-microscopico-visto-desde-el-microbioma","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ciencia.bio\/blog\/2021\/02\/02\/el-mundo-microscopico-visto-desde-el-microbioma\/","title":{"rendered":"El mundo microsc\u00f3pico visto desde el microbioma"},"content":{"rendered":"
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Para comenzar a hablar del mundo microsc\u00f3pico es importante hablar de la primera persona que observ\u00f3 a las bacterias a trav\u00e9s de una lente, esta persona fue Anton van Leeuwenhoek.<\/strong> Anton van Leeuwenhoek fue un comerciante holand\u00e9s que, a finales del siglo XVII, en 1667, invent\u00f3 el primer microscopio para poder observar microorganismos los cuales \u00e9l nombr\u00f3 anim\u00e1lculos. Y todo con sus microscopios caseros, y una curiosidad insaciable, como \u00fanicos instrumentos. Leeuwenhoek, debido a que era apasionado por pulir lentes, lleg\u00f3 a crear m\u00e1s de 100 microscopios, esto debido a que cada vez fue mejorando su t\u00e9cnica para pulir los lentes.<\/p>\n\n\n\n

Sin estudios universitarios, Leeuwenhoek fue el primero en ver animales unicelulares, bacterias, gl\u00f3bulos rojos y espermatozoides, as\u00ed como bacterias presentes en un estanque de agua.<\/h3>\n\n\n\n

Con el simple hecho de pensar en las comparaciones en los microorganismos presentes en cualquier parte de nuestro cuerpo se le da cr\u00e9dito a Leeuwenhoek ya que \u00e9l fue quien compar\u00f3 los microorganismos que se presentaban en su cavidad oral con los que se presentaban en su materia fecal, no solo hizo este tipo de comparaciones con \u00e9l mismo, sino tambi\u00e9n con individuos que consideraba sanos e individuos que ve\u00eda enfermos.<\/p>\n\n\n\n

Gracias a Leeuwenhoek, a investigadores de su \u00e9poca y a investigadores que le precedieron es como sabemos que estamos rodeados de un mundo microsc\u00f3pico, bien sabemos que podemos encontrar microorganismos en alguna parte de una planta, as\u00ed como lo en su ra\u00edz, en sus hojas, en sus frutos o en sus semillas, dichos microorganismo pueden ser bacterias, hongos, protistas, algas microsc\u00f3picas, nematodos o virus. Todos estos microorganismos est\u00e1n distribuidos en todos los biomas del planeta, siendo as\u00ed que tambi\u00e9n en el suelo se encuentran; tomando como ejemplo el suelo, este es uno de los biomas con mayor diversidad de microorganismo del planeta. Tambi\u00e9n podemos encontrar microorganismo en los animales, ya sea en su tracto digestivo o en su piel.<\/h5>\n\n\n\n
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Nosotros como seres humanos estamos rodeados y llenos de microorganismos, en nuestro exterior como lo es la piel y en el interior como lo es en el tracto digestivo, en la cavidad oral, etc. Tambi\u00e9n se pueden encontrar microorganismo en ambientes extremos, ejemplos de ellos son: las zonas polares, chimeneas hidrotermales, sedimentos profundos marinos, lagos \u00e1cidos de los volcanes zonas des\u00e9rticas, lagos salinos y zonas contaminadas por la industria minera, petrolera o nuclear.<\/p>\n\n\n\n

Todos estos microorganismos se han estudiado desde 1800 a trav\u00e9s de m\u00e9todos de cultivo, esto gracias a Robert Koch que desarroll\u00f3 los diferentes m\u00e9todos de cultivo, haciendo as\u00ed que la identificaci\u00f3n de los microorganismos se aprecie a partir del aislamiento de una muestra ambiental en un medio de cultivo en un laboratorio con condiciones controladas.<\/p>\n\n\n\n

Durante m\u00e1s de 200 a\u00f1os se han estado haciendo estos m\u00e9todos de cultivo para estudiar la diversidad de microorganismos que se pueden encontrar en un ambiente en espec\u00edfico, de tal manera que la identificaci\u00f3n de bacterias sea a partir de cultivos ars\u00e9nicos utilizando pruebas bioqu\u00edmicas o identificaci\u00f3n en el microscopio a partir de tinciones diferenciales.<\/p>\n<\/div><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Los microorganismos se dividen en tres dominios: bacteria, archaea y eukarya, esto bas\u00e1ndose en el an\u00e1lisis de los ribosomas 16S rRNA o del 18S rRNA en el caso de los eucariotas.<\/h3>\n\n\n\n

Se desarroll\u00f3 un m\u00e9todo para estudiar la diversidad de microorganismos de una muestra ambiental a partir de la extracci\u00f3n del DNA total de la muestra y amplificando por PCR el gen 16S rRNA, introdujo este gen en un vector, hizo su clonaci\u00f3n con la posterior secuenciaci\u00f3n por el m\u00e9todo de Sanger. Posteriormente, gracias al descubrimiento de m\u00e9todos de secuenciaci\u00f3n masiva, se pudo hacer el estudio del microbioma, esto porque en este tipo de m\u00e9todos se permite obtener millones de lecturas simult\u00e1neamente, a diferencia del m\u00e9todo de secuenciaci\u00f3n por Sanger solo se obtiene 100 lecturas en una corrida.<\/p>\n\n\n\n

Es as\u00ed como se encuentran m\u00e9todos de secuenciaci\u00f3n masiva basados en la s\u00edntesis de una cadena de DNA o en la ligaci\u00f3n de diferentes nucle\u00f3tidos, todo esto adaptado a la liberaci\u00f3n de luz o de un fluoroforo que es detectado por un aparato y que es traducido en una se\u00f1al, la cual se traduce a la secuencia de DNA.<\/p>\n\n\n\n

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El primero m\u00e9todo de secuenciaci\u00f3n masiva desarrollado fue la pirosecuenciaci\u00f3n por 454 roche, este m\u00e9todo se desarroll\u00f3 en el a\u00f1o 2005 y estuvo en uso durante una d\u00e9cada despu\u00e9s fue reemplazado por el m\u00e9todo se secuenciaci\u00f3n por ilumina el cual da un mayor n\u00famero de lecturas cortas y con menor n\u00famero de errores.<\/p>\n\n\n\n

Gracias a todos estos m\u00e9todos desarrollados desde el descubrimiento del DNA, el desarrollo de la PCR, el desarrollo de la secuenciaci\u00f3n masiva es como se puede realizar el estudio del microbioma y ahora es posible realizar un an\u00e1lisis de piel para identificar y saber la abundancia de microorganismos que se pueden encontrar en la superficie de la piel. Partiendo de esto, se realiza la extracci\u00f3n del DNA total, se amplifica por PCR el 16S rRNA, se env\u00eda a un servicio de secuenciaci\u00f3n masiva y despu\u00e9s, por medio de herramientas bioinform\u00e1ticas, se analizan estas secuencias y as\u00ed se puede realizar la asignaci\u00f3n taxon\u00f3mica de los microorganismos presentes en esta muestra.<\/p>\n\n\n\n

Y bueno, \u00bfqu\u00e9 es el microbioma, la microbiota y el metagenoma?<\/h3>\n\n\n\n

El microbioma comprende todo el material gen\u00e9tico de la microbiota, la microbiota es la colecci\u00f3n de microorganismos en un nicho espec\u00edfico, es decir, es el metagenoma de la microbiota y el metagenoma es la colecci\u00f3n de genomas y genes de los miembros de la microbiota.<\/p>\n\n\n\n

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Aunque tambi\u00e9n se encuentran otras terminolog\u00edas para el microbioma:<\/p>\n\n\n\n

  • El microbioma es el h\u00e1bitat entero que incluye a los microorganismos (bacterias, arqueas, hongos, eucariotas y virus), sus genomas (genes) y todas las condiciones ambientales de los alrededores.<\/li>
  • El microbioma es una colecci\u00f3n de genomas de la microbiota.<\/li>
  • El microbioma es el metagenoma combinado con las condiciones ambientales.<\/li>
  • El microbioma es la totalidad de microorganismos y todo su material gen\u00e9tico en un ambiente espec\u00edfico.<\/li><\/ul>\n\n\n\n

    La primera persona en hablar del t\u00e9rmino microbioma fue Joshua Lederberg en el a\u00f1o 2001, \u00e9l lo defini\u00f3 como \u201cla comunidad ecol\u00f3gica de microorganismos comensales, simbi\u00f3ticos y pat\u00f3genos que literalmente comparten nuestro espacio corporal\u201d. A partir de ese entonces, el t\u00e9rmino microbioma se utiliza distintamente para referirse a trabajos donde se hace el estudio a trav\u00e9s del 16S rRNA o a trav\u00e9s del ensamble de todo el metagenoma, es decir, podemos encontrar estudios que hablen del microbioma en el cual, se estudi\u00f3 el microbioma a partir de la amplificaci\u00f3n del 16S rRNA de una muestra ambiental o estudios que hablen del microbioma con genomas ensamblados a partir del DNA metagen\u00f3mico de la muestra.<\/p>\n<\/div><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

    De tal manera que se puede trabajar el microbioma a partir de una muestra de heces, de piel, de sedimento marino, de un coral, de una planta, etc., y obtener el DNA metagen\u00f3mico de esa muestra, a partir de esto, se puede construir una librer\u00eda metagen\u00f3mica en donde se encontrar\u00e1n fragmentos de todos los genomas que est\u00e1n contenidos en esa muestra (genomas de bacterias, arqueas, eucariotas ya sean hongos, protistas, algas microsc\u00f3picas incluso algunos virus), estos genomas se env\u00edan a un servicio de secuenciaci\u00f3n masiva, posteriormente se analizan los genomas bioinformaticamente, para eso se hace un ensamble de novo que b\u00e1sicamente  es un ensamble con una base de datos de referencia, se registra el genoma de tal manera que se puede hacer la asignaci\u00f3n taxon\u00f3mica de los microorganismos presentes en esa muestra y a su vez, ver todas las rutas metab\u00f3licas que est\u00e1n potencialmente en esa muestra.<\/p>\n\n\n\n

    Por otra parte, se puede estudiar el microbioma a partir del DNA metagen\u00f3mico amplificando el 16S rRNA y elaborando una librer\u00eda del 16S amplific\u00e1ndola por PCR y posteriormente envi\u00e1ndolo a un servicio de secuenciaci\u00f3n masiva para realizar el an\u00e1lisis de los datos.<\/p>\n\n\n\n

    En el a\u00f1o 2008 se lanz\u00f3 el proyecto del microbioma humano cuyo objetivo es estudiar el microbioma que est\u00e1 presente en diferentes partes del cuerpo a trav\u00e9s del 16S rRNA y tambi\u00e9n se ha propuesto el estudio del microbioma a trav\u00e9s de m\u00faltiples tecnolog\u00edas omicas, de tal manera que este es un esfuerzo colaborativo entre diferentes instituciones y centros de investigaci\u00f3n en EEUU.<\/p>\n\n\n\n

    Para el a\u00f1o 2010 se propuso estudiar el microbioma del planeta Tierra, el cual tiene como objetivo estudiar a todos los microorganismos que est\u00e1n presentes en los diferentes biomas del planeta, siendo tambi\u00e9n un esfuerzo colaborativo entre diferentes instituciones de EEUU y que se propone estudiar al microbioma a trav\u00e9s del 16S rRNA y el 18S rRNA (para el caso de los eucariotas), de tal manera que todas aquellas personas que quieran estudiar el microbioma de alguna muestra ambiental pueden contribuir a la base de datos del proyecto del microbioma de la tierra trabajando con los primers que dise\u00f1aron los cient\u00edficos para este proyecto utilizando la misma metodolog\u00eda de extracci\u00f3n de DNA, construcci\u00f3n de librer\u00eda y secuenciaci\u00f3n masiva para que los datos puedan ser comparables.<\/p>\n\n\n\n

    Gracias al desarrollo de la biolog\u00eda molecular y de las t\u00e9cnicas de secuenciaci\u00f3n masiva fue que se pas\u00f3 de solo observar el mundo microsc\u00f3pico a trav\u00e9s de un microscopio a este tipo de estudios en el cual se puede ver la composici\u00f3n de la comunidad microbiana y as\u00ed poder evaluar c\u00f3mo las diferentes variables ambientales pueden afectar la composici\u00f3n y distribuci\u00f3n del microbioma de un ambiente en espec\u00edfico.<\/h5>\n\n\n\n

    Actualmente ya se pueden encontrar trabajos en los que se ha estudiado el microbioma de animales silvestres y dom\u00e9sticos, comparando el microbioma de la cavidad oral, del tracto respiratorio, de la piel, del tracto estomacal, del tracto urogenital, el intestinal y el fecal, teniendo como resultado que cada microbioma de estas regiones es distinto. Tambi\u00e9n se ha evaluado como el microbioma es distinto en animales aun cuando estos tengan la misma dieta.<\/p>\n\n\n\n

    Se ha estudiado el microbioma en el suelo, as\u00ed como su importancia, las interacciones que se llevan a cabo en este ambiente entre los microbios por fen\u00f3menos de depredaci\u00f3n, de competencia entre los microorganismos, interacciones a nivel molecular como el intercambio de metabolitos.<\/p>\n\n\n\n

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    Se ha podido evaluar la composici\u00f3n microbiana en una muestra de suelo que proviene de un lugar con una alta cantidad de humedad comparado con un lugar que tiene una baja cantidad de humedad. De igual forma se ha podido ver la interrelaci\u00f3n que existe entre bacterias y hongos, relaciones de cooperaci\u00f3n, de competencia, de inhibici\u00f3n, su relaci\u00f3n con los virus y sus rutas metab\u00f3licas. Tambi\u00e9n se ha estudiado el microbioma en ambientes marinos como en sedimentos de manglar, en pastos marinos, en macroalgas, en los corales, en una columna de agua, etc., y el efecto de la profundidad sobre la composici\u00f3n del microbioma.<\/p>\n\n\n\n

    Respecto a las plantas, de igual forma se han realizado estudios de su microbioma para la ver la presencia del microbioma en las ra\u00edces, en las hojas y como es que este microbioma favorece la colonizaci\u00f3n de un microorganismo en sus hojas o, por lo contrario, como evita que un microorganismo colonice las hojas, as\u00ed como la relaci\u00f3n entre el microbioma de las ra\u00edces y el de las hojas. Aunque en algunos estudios se ha arrojado que el microbioma que se encuentra en la ra\u00edz es mayor al que se encuentra en las hojas.<\/p>\n\n\n\n

    En el caso del microbioma humano se ha estudiado en diferentes partes del cuerpo como lo es la cavidad oral (predominan los fermicutes y estreptococos), en la vagina (tiene alta proporci\u00f3n de fermicutes), en la piel (predominan los actinobacterias), en el tracto digestivo (predominan los bacteroidetes) y en la placenta (hay bacteroidetes, pero predominan los proteobacterias).<\/p>\n\n\n\n

    Independientemente de que la composici\u00f3n del microbioma es distinta dependiendo de la zona del cuerpo se ha observado que una alteraci\u00f3n en la composici\u00f3n o en la proporci\u00f3n de este microbioma puede estar relacionado con ciertas enfermedades.<\/p>\n\n\n\n

    Algunos de los factores por los cuales el microbioma var\u00eda en los humanos son:<\/h3>\n\n\n\n
    • La dieta, cada tipo de dieta favorece la presencia de ciertos microorganismos en el tracto digestivo.<\/li>
    • Exceso en el consumo de antibi\u00f3ticos, ya que esto genera un desbalance en la composici\u00f3n del microbioma del tracto digestivo, incluso cuando un tratamiento no se termina adecuadamente surgen los mecanismos de resistencia a antibi\u00f3ticos e igual modifica el microbioma.<\/li>
    • La zona geogr\u00e1fica en la que se encuentre un individuo.<\/li>
    • Las diferentes fases de vida, es diferente el microbioma de un beb\u00e9, de un ni\u00f1o, de un adolescente, de un adulto y de un anciano.<\/li>
    • El proceso de nacimiento: si fue a trav\u00e9s del canal de parto (donde la colonizaci\u00f3n es precisamente a partir de la vagina de la madre) o a trav\u00e9s de ces\u00e1rea (donde la colonizaci\u00f3n es a partir del ambiente en el que se encuentre).<\/li>
    • El m\u00e9todo de lactancia tambi\u00e9n influye ya que es diferente si recibi\u00f3 leche materna a si recibi\u00f3 formula l\u00e1ctea.<\/li><\/ul>\n\n\n\n

      Todos estos estudios del microbioma han llevado a generar algunas perspectivas debido a cu\u00e1l puede ser la utilidad adicional del estudio del microbioma humano. En el caso de la medicina personalizada se tiene datos de que el genoma humano entre dos individuos puede ser similar hasta en un 99.9 %; a diferencia del microbioma del tracto digestivo o de la piel, este puede ser diferente entre un 80 y 90 % entre dos individuos, por ello se sugiere en un futuro dar medicina personalizada a los humanos y que vaya en funci\u00f3n de la enfermedad que presenten debido a las alteraciones en el microbioma.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

      Por \u00faltimo, es importante mencionar a todos los cient\u00edficos que hicieron posible que actualmente se pueda estudiar el microbioma, es decir, poder ver el mundo microsc\u00f3pico a trav\u00e9s del microbioma:<\/p>\n\n\n\n

      • Leeuwenhoek; descubri\u00f3 el microscopio<\/li>
      • Pasteur; aport\u00f3 todos los m\u00e9todos de esterilizaci\u00f3n<\/li>
      • Robert Koch; desarroll\u00f3 los cultivos microbianos<\/li>
      • Cristian Gram; desarroll\u00f3 la t\u00e9cnica de diferenciaci\u00f3n de microorganismos<\/li>
      • Watson y Crick; elucidaron la estructura del DNA<\/li>
      • Kary Mulles; desarroll\u00f3 la PCR<\/li>
      • Frederick Sanger; desarroll\u00f3 la secuenciaci\u00f3n masiva<\/li>
      • Ernst Haeckel; desarroll\u00f3 el \u00e1rbol de la vida<\/li><\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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