Un nuevo trabajo de colaboración dirigido por el Instituto Carnegie, en Estados Unidos, revela detalles cruciales sobre cómo se adquieren las comunidades bacterianas que componen cada uno de nuestros microbiomas intestinales. Estos hallazgos, publicados en la revista ´Proceedings of the National Academy of Sciences´, tienen importantes implicaciones para tratamientos como los trasplantes fecales y la administración de probióticos.

"Hay una enorme variación en la composición del microbioma entre individuos", explica el director de la investigación, William Ludington--. Por ejemplo, si se observa la suma total de todas las especies bacterianas que están adaptadas a vivir en los sistemas gastrointestinales de los humanos, la mayoría de ellas no están presentes en la mayoría de las personas. Así de increíblemente diversas son estas poblaciones microbianas intestinales".

Una combinación de elementos, como la genética, la dieta y el entorno, contribuyen a las diferencias entre nuestros microbiomas. Pero no hay una línea directa entre estas aportaciones y las especies que colonizan con éxito nuestros intestinos.

Cada vez que nos exponemos a un nuevo microbio, hay un elemento de azar para saber si lo adquiriremos y se convertirá en un miembro de nuestro ecosistema intestinal. Ludington y sus colaboradores se propusieron comprender los factores que determinan las probabilidades de este proceso de colonización.

Aunque muchos investigadores han estudiado la composición del microbioma en poblaciones naturales, ha habido pocos intentos de utilizar un entorno controlado para revelar el proceso por el que nuevas especies se unen con éxito al ecosistema microbiano intestinal.

Ludington y sus colaboradores -Eric Jones y David Sivak, de la Universidad Simon Fraser, y Jean Carlson, de la Universidad de California en Santa Bárbara- desarrollaron un nuevo modelo ecológico para entender cómo adquirimos la mezcla específica de microbios que son individuales para nuestras comunidades intestinales particulares.

Trabajando en los microbiomas comparativamente mucho menos complicados de las moscas de la fruta, el equipo demostró que la exposición a una especie microbiana no garantiza su incorporación con éxito al ecosistema del microbioma.

Descubrieron que el estado del microbioma y las interacciones entre las especies miembros del microbioma existentes establecen las probabilidades de que una bacteria recién encontrada se incorpore a la mezcla.

"Incluso entre moscas genéticamente idénticas que vivían en el mismo alojamiento y eran alimentadas con las mismas dietas, observamos variaciones en la composición del microbioma", explica Sivak.

Los investigadores utilizaron estos resultados para construir modelos matemáticos que pudieran explorar escenarios cada vez más complejos en los que se pudieran adquirir nuevas especies del microbioma, lo que les llevó a comprender los factores comunitarios que conforman la pertenencia al ecosistema del microbioma.

"Piense en la composición del microbioma como en una gran fiesta en la que la dinámica social determina quién se va temprano y quién se queda hasta el amanecer", explica Ludington.

Jones, primer autor del artículo, explica que "la colonización bacteriana depende de una serie de factores complicados que apenas estamos empezando a comprender. Hemos demostrado, por ejemplo, que algunos grupos de especies se facilitan mutuamente la colonización y, por tanto, es más probable que coexistan", añade.

Estas interacciones de grupo tienen interesantes implicaciones para la transmisión de los microbiomas entre individuos, incluyendo la forma en que los profesionales médicos podrían conducir el microbioma de una persona hacia una composición deseada.

"La belleza del enfoque matemático que hemos desplegado es que reconoce que la colonización es una tirada de dados, pero ahora somos capaces de atribuir la ponderación de los dados a las interacciones biológicas con una base molecular que ha sido perfeccionada por la evolución", apunta Carlson.

Los hallazgos del equipo proporcionan un marco para examinar cuantitativamente los mecanismos de los que dependen terapias como los trasplantes fecales y los probióticos, avanzando hacia el objetivo final de la medicina personalizada del microbioma.