Los microbios intestinales influencian la evolución de las especies huésped

Hubo un tiempo en el que pensamos que la suma de todas las células de nuestro cuerpo, tal como está mapeada en nuestro ADN, es lo que define a nuestros cuerpos vivos y respiradores. Luego descubrimos que dentro de nosotros, principalmente en nuestras entrañas, viven enormes colonias de microbios, que son socios esenciales para mantenernos vivos y en buen estado. La asociación mutuamente beneficiosa se conoce como simbiosis.

Y ahora los científicos en los Estados Unidos revelan evidencia sorprendente que va en contra de la comprensión actual. Estos compañeros de viaje microscópicos, conocidos colectivamente como microbioma y únicos para cada especie de planta y animal, también influyen en la evolución de las especies hospedadoras.

En una edición del 18 de julio de Ciencia Los investigadores describen cómo al estudiar las avispas, encontraron que el microbioma tiene un efecto similar al de las barreras físicas, como las montañas y los ríos, al mantener las especies separadas y separadas. Evitan cualquier difuminación de la distinción de especies matando a los híbridos que surgen cuando los machos de una especie se cruzan con las hembras de otra.

Seth Bordenstein, un genetista evolutivo que dirige un laboratorio en la Universidad de Vanderbilt en Nashville, Tennessee, y el estudiante graduado Robert Brucker, afirman que su estudio apoya la idea de que el objetivo de la selección natural de Darwin no es solo el organismo hospedador sino el anfitrión acompañado de su microbioma , una teoría controvertida conocida como la teoría hologenómica de la evolución.

El hologenoma es el genoma total de la asociación simbiótica del organismo huésped y sus colonias de compañeros de viaje microscópicos.

En una declaración, Bordenstein, Profesor Asociado de Ciencias Biológicas, dice:

"Nuestra investigación se centra en la cuestión de quiénes somos como humanos, quiénes somos como animales".

Describiendo su idea como "una propuesta de alto riesgo", explica que existe una expectativa entre los científicos de que el origen de las especies se rige principalmente por cambios genéticos en el núcleo de las células del organismo, sin embargo:

"Nuestro estudio demuestra que tanto el genoma nuclear como el microbioma deben considerarse en un marco unificado de especiación".

Bordenstein dice que sus hallazgos desplazan la idea de la evolución hologenómica de la idea a la realidad observable, de modo que:

"La pregunta ya no es si el hologenoma existe, sino cuán común es".

Él y Brucker encontraron su evidencia al estudiar tres especies de Nasonia, un género de pequeñas avispas del tamaño de una cabeza de cerilla, también conocidas como avispas con joyas debido al brillo esmeralda de sus cuerpos. Nasonia son una herramienta útil para el control biológico porque parasitan las moscas azules y las moscas de la carne.

Brucker dice Nasonia las avispas llevan un microbioma que comprende 96 grupos diferentes de microbios. Dos de las especies que estudiaron (N. giraulti y N. longicornis) están estrechamente relacionados genéticamente en que sus caminos evolutivos solo divergieron hace unos 400,000 años.

El explica:

"Esta cercanía también se refleja en sus microbiomas, que son bastante similares. La tercera especie (N. vitripennis), por otro lado, divergieron hace aproximadamente un millón de años, por lo que hay mayores diferencias tanto en su genoma como en el microbioma ",

Cuando intentaron hacer que las hembras y los machos de las tres especies se apareen entre sí y produzcan descendientes híbridos, Bordenstein y Brucker encontraron que la gran mayoría, alrededor del 92%, de descendientes híbridos de las dos especies estrechamente relacionadas sobrevivieron.

Pero a los descendientes híbridos de padres de cualquiera de las especies estrechamente relacionadas que se aparearon con los padres de las especies relacionadas distantes no les fue tan bien: más del 90% de ellos murieron.

Brucker dice que cuando vieron los microbiomas de la descendencia encontraron que los híbridos viables se veían muy similares a los de sus padres, pero los microbiomas de los híbridos que no sobrevivieron parecían "caóticos" y eran completamente diferentes a los de sus padres.

Para la próxima etapa de su estudio, los investigadores plantearon avispas híbridas en un entorno libre de microbios, para ver cómo les iría sin un microbioma.

Para su sorpresa, descubrieron que los híbridos libres de gérmenes tenían el mismo rendimiento que las larvas no híbridas.

Pero cuando transfirieron los microbios intestinales de los híbridos regulares a los libres de gérmenes, encontraron que las tasas de supervivencia en los libres de gérmenes disminuyeron significativamente.

Jack Werren, un genetista evolutivo de la Universidad de Rochester en Nueva York, describe el trabajo de Bordenstein y Brucker como "importante y potencialmente innovador".

Le dijo a Nature News que el estudio muestra que el problema de la descendencia híbrida no está solo en sus genes sino también en cómo sus genes interactúan con los microbios que portan.

Él dice que ahora necesitamos investigar qué genes regulan qué microbios y cómo se interrumpe este proceso en los híbridos.

Un premio del programa Dimensions of Biodiversity de la National Science Foundation ayudó a financiar el estudio.

Un estudio publicado en 2012 también sugiere que el ADN de los microbios intestinales tiene una huella única de la gripe que puede identificar a los individuos de forma tan singular como su propio ADN celular.

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