Los investigadores descubren el papel fundamental del sexo bacteriano en la evolución del microbioma de los mamíferos

En un estudio pionero ahora publicado en Proceedings of the National Academy of Science - EE. UU., el equipo de investigación liderado por Isabel Gordo, del Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC) (Portugal), en colaboración con el investigador Michael Lässig de la Universidad de Colonia (Alemania), utilizó ratones sanos para estudiar la colonización intestinal en tiempo real y descubrió un papel fundamental del sexo bacteriano en la evolución del microbioma de los mamíferos. Este descubrimiento constituye un cambio de paradigma y abre la posibilidad de diseñar terapias dirigidas a fagos capaces de lidiar con las secuelas de la infección y el uso de antibióticos. así como bacterias resistentes a los antibióticos.

La mayor parte de lo que sabemos sobre la colonización bacteriana del intestino proviene de estudios con bacterias patógenas en modelos de laboratorio altamente artificiales o contextos de enfermedades. Modelos experimentales estándar, que se centran en infecciones por bacterias patógenas y tratamiento antibiótico continuo, no han detectado la transferencia de genes horizontal impulsada por fagos (HGT) y sugieren que las bacterias que colonizan el intestino evolucionan principalmente a través de la acumulación de mutaciones. En un hallazgo sorprendente, el trabajo de los investigadores del IGC ahora muestra que HGT, no mutaciones, es el primer mecanismo evolutivo que impulsa el ritmo y el resultado de la evolución bacteriana en un intestino sano.

Escherichia coli es un colonizador común del intestino humano, así como un patógeno potencial. El resultado de la colonización está muy influenciado por las diferentes velocidades y modos de evolución de esta bacteria oportunista. E. coli puede evolucionar a través de mutaciones, que luego son heredados por células hijas, o mediante un proceso de recombinación, es decir, sexo bacteriano, en el que el material genético se comparte entre individuos no relacionados. En el intestino del ratón y del ser humano, esta transferencia de material genético involucra bacteriófagos templados (fagos), virus que infectan bacterias y se integran en el cromosoma bacteriano como profagos, un proceso llamado lisogenia. Los profagos pueden luego separarse (y su información genética) del ADN bacteriano e infectar otras bacterias en el microbioma intestinal.

Nelson Frazão, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Isabel Gordo y autora junior del estudio, dice:"los fagos a menudo clasificados como partículas egoístas revelan su lado altruista en el intestino, proporcionando una ventaja metabólica a su huésped bacteriano para conquistar y colonizar el intestino ". El material genético del fago que se transfiere permite que las bacterias obtengan acceso a fuentes de carbono específicas presentes en el intestino, lo que proporciona una ventaja de aptitud para las bacterias invasoras portadoras de fagos (lisogénicas).

Encontramos que el modelo de evolución clásico no se aplica, y de hecho, la transferencia horizontal de genes anula en gran medida la contribución de la evolución a través de la acumulación de mutaciones en el intestino de un ratón sano ".

Isabel Gordo, investigador

"Con este trabajo, ahora entendemos mejor cómo funciona la evolución en condiciones normales, hosts sanos ", dice Nelson Frazão, autor menor de la publicación.

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