Manipulación del microbioma

¿La manipulación del microbioma es una solución o una herramienta?

Por: Stephen G. Newman*

La ciencia es una poderosa herramienta para entender cómo funciona el mundo en el que vivimos. Este conocimiento, cuando se utiliza de forma inteligente, ha tenido y seguirá teniendo un gran impacto en el bienestar humano. Desgraciadamente, para los legos en la materia, e incluso para muchos científicos, puede resultar difícil distinguir lo real de lo que no lo es. Algunos estiman que el 50% o más de los trabajos publicados en revistas científicas revisadas por pares no son reproducibles. Un gran número de observaciones publicadas no superan esta verdadera prueba de validez: no son reproducibles.

Publicar por publicar se ha convertido en algo rutinario y, por desgracia, es demasiado común encontrar personas con una ética cuestionable citando los resultados de estudios de esta naturaleza con el fin de apoyar tecnologías y, en última instancia, la venta de productos no necesariamente otorga beneficios desde el punto de vista económico.

A medida que ciertos términos se hacen cada vez más visibles, se aprovechan en campañas publicitarias y promocionales con el resultado inevitable de acabar formando parte de la burla, ya convertida en norma, de muchas campañas de marketing.

Me vienen a la mente las palabras ecología, verde y sostenible. Hoy en día, una palabra amenazada por esta tendencia es microbioma.

¿Qué es el microbioma?

El término microbioma puede ser confuso. A menudo se utiliza específicamente en referencia a lo que está presente en o dentro de un animal. La definición más amplia reconoce que no se trata únicamente de animales, abarcando todos los aspectos del entorno, del cual los animales son solo un componente.

Una definición global del término microbioma es: “Todos los microorganismos, consistentes en bacterias, bacteriófagos (virus que infectan a las bacterias), hongos, protozoos y virus que están presentes en un entorno específico”.

“Esto puede ser dentro y sobre un animal, una planta o referirse a cualquier elemento del entorno, incluidos los objetos. Un conjunto de microbios en cualquier lugar se consideraría un microbioma.”

El término, tal y como se utiliza en referencia a la acuicultura, suele referirse a aquello presente en las superficies externas e internas de un determinado organismo acuático. También puede referirse a la composición microbiana específica de elementos individuales de un entorno de producción, como sedimentos, columna de agua, biopelículas, etc.

Cualquier microbioma es simplemente un subconjunto de un ecosistema mucho más amplio (que es un microbioma mucho mayor). A menudo se piensa que es lo que hay en el intestino de un animal, cuando este es solo una pequeña parte, un subconjunto de un microbioma mucho mayor.

“El microbioma ha sido objeto de una intensa investigación que se ha acelerado rápidamente en la última década. El interés sigue creciendo en tanto las investigaciones sugieren como las diversas iteraciones de los microbiomas pueden tener profundas repercusiones en la salud animal y el bienestar general.”

La multitud de organismos que componen un microbioma produce una gran cantidad de metabolitos, donde algunos parecen cumplir funciones importantes. Apenas estamos empezando a comprender cuáles son y qué papel desempeñan en la inmunidad, la salud, etc.

Desde principios de la década de 1880, los microbiólogos han cultivado bacterias en agar. Hasta hace poco, esta era la única herramienta disponible para identificar lo que estaba presente. La Figura 1 muestra las típicas colonias de Vibrio que crecen en un medio selectivo.

Microbiomas

Hoy sabemos que la mayoría de las bacterias no pueden cultivarse. Algunas estimaciones superan el 99%, aunque esto no se apreció ampliamente hasta lograr el desarrollo de tecnologías de detección de genes centradas en el 16sRNA. Se trata de un gen muy conservado, fundamental para la formación de proteínas.

Ha permitido a los investigadores caracterizar lo que está presente sin poder cultivar los organismos. Los componentes conservados y variables de este componente ribosómico son poderosas herramientas para identificar géneros y, con sondas específicas, especies.

Normalmente, el desarrollo de sondas específicas requiere la capacidad de cultivar las bacterias en medios bacteriológicos, haciéndola útil para identificar qué géneros están presentes, ya que la mayoría de las bacterias no crecen en medios.

La Figura 2 muestra una visión general de los microbiomas de los camarones peneidos.

Dado que la palabra microbioma se emplea en exceso, como ocurre con las palabras eco, verde y sostenible, habrá publicaciones en las cuales dejen al lector con impresiones inexactas. Asimismo, ocurre con otras herramientas basadas en ácidos nucleicos; existen limitaciones inherentes a lo que podemos aprender de su uso.

Las pruebas del microbioma se centran en generalidades porque se identifican grupos de bacterias relacionadas.

Las sondas utilizadas no suelen ser específicas para cada especie. Esto significa que cuando se produce un cambio en los porcentajes relativos de determinados géneros, no nos dice cuáles especies se han visto afectadas.

No obstante, se trata de una información útil, pero limitada. Los microbiomas son un conjunto de organismos dinámico y en constante evolución. Pueden estar formados por miles de especies de microbios. Estos parecen estar en un estado de flujo constante en respuesta a las entradas y las salidas.

Muchos investigadores reportan acerca de la composición de determinados microbiomas como si fueran estáticos e incluso, en algunos casos, se afirma que ciertos productos provocan cambios no solo beneficiosos, sino que no se ven afectados por las externalidades. Esto podría ser engañoso.

“La capacidad de manipular el microbioma para reducir el estrés de los animales, inducirles a la presencia de patógenos y, en general, aumentar la productividad, se está promoviendo en calidad de solución para compensar la mala bioseguridad.”

Quienes abogan por ello, no parecen abordar el hecho de que el microbioma no es estable. Los conjuntos de microbios componentes de cualquier microbioma, por su propia naturaleza, van a estar en un estado de constante evolución, como la mayoría de los ecosistemas están en un estado de constante cambio.

Centrándonos en la cría de camarones como ejemplo, el paradigma típico es el cultivo al aire libre, expuesto a los elementos. Los insumos controlados son los propios camarones (cuando proceden de instalaciones de cría de núcleos), los nutrientes (alimentos) añadidos, pero también incluye adiciones de carbohidratos y muchos productos de “aceite de serpiente” usados habitualmente por los acuicultores y cuyo impacto en los animales puede ser poco o nulo.

A medida que los camarones crecen, consumen diversos alimentos, mudan, defecan y algunos mueren, sumándose a la reserva de nutrientes. El agua puede intercambiarse o no, influyendo también en la carga y composición de nutrientes. En la mayoría de los casos es una ilusión que los aportes estén controlados, es decir, que seamos plenamente conscientes de lo que estamos añadiendo y de cómo está alterando el microbioma.

Los microbiomas parecen evolucionar en respuesta a los aportes y su propia naturaleza es tal que hay una batalla continua por el dominio entre los componentes.

Esto tiene un amplio impacto en el desarrollo de un microbioma determinado. Todavía estamos en las primeras etapas de tener una comprensión profunda de cómo todos estos factores interactúan para generar un impacto.

“Hay quienes quieren hacernos creer que el microbioma es estable e inmutable y que sus productos lo modifican de forma sistemáticamente favorable.”

Sabemos que es más que probable que no sea así, sin dejar de reconocer sus beneficios. Está lejos de ser así de simple y, aunque los datos sugieren la posibilidad de producir cambios localizados en el microbioma, pregonar estos cambios como permanentes o incluso considerarlos algo más que herramientas para ayudar a cambiar las cosas a favor de los camarones, es ingenuo en el mejor de los casos y pretende engañar en el peor.

En el caso de los animales acuáticos, se ha documentado de forma reiterada que, en su mayor parte, el contenido presente en el intestino se corresponde con lo existente en el medio ambiente. Con la llegada de herramientas que permiten a los científicos determinar la composición del microbioma, podemos tomar fotos instantáneas, pero no imágenes en movimiento, al menos no por el momento.

Esto está llevando a la tentación de sacar muchas conclusiones que pueden no ser tan precisas como las afirmaciones sugieren. Por lo general, suelen ser reflejo de cómo cambia el microbioma en respuesta a los aportes, el medio ambiente, la presencia de otros organismos y, probablemente, otros factores aún sin descifrar.

Una foto instantánea puede ser útil, pero lo más probable es que no refleje de igual forma la situación si estuviera mapeando los cambios de forma constante.

Las observaciones basadas en lo que ocurre en un momento dado, podrían conducir a algunas ideas sobre cómo la presencia de ciertos organismos puede impactar en cualquier cantidad de aspectos diferentes del huésped.

microbioma

Los datos disponibles hasta la fecha sugieren que, a través de la producción de metabolitos actuantes de forma directa sobre el hospedador, o indirecta en otros miembros del microbioma, o el hospedador, será posible una amplia gama de impactos, no todos necesariamente favorables.

Sin embargo, no debemos dejarnos engañar pensando que cualquier cambio que podamos introducir a corto plazo traerá de manera automática beneficios significativos a largo plazo. La literatura está llena de observaciones de este tipo, muchas de las cuales quieren hacer creer que sus planteamientos reflejan la realidad.

La naturaleza constantemente cambiante de estos complejos conjuntos de microbios hace probable que lo observado en nuestras instantáneas, solo ofrezca una perspectiva a corto plazo de lo que está ocurriendo.

No se sorprenda si se encuentra con afirmaciones sobre algunos productos para peces y camarones, señalando que cuando se les da de comer, se altera el microbioma de una manera de la cual mostrarán datos como prueba de algunos planteamientos radicales.

La evidencia en los seres humanos hasta la fecha sugiere que esto puede ser una simplificación de la realidad.

Todavía estamos en las primeras etapas de la clasificación de cómo la miríada de variables que son un elemento común en la cría de camarones y peces impactan en el microbioma del animal y el medio ambiente que los rodea.

“Si produjéramos estos animales en interiores, en entornos totalmente bioseguros, desde la cuna hasta la tumba y fuéramos capaces de controlar entradas y salidas, entonces podríamos acabar con un microbioma más o menos estable.”

Sin embargo, me preguntaría si es necesario en estos sistemas, a menos que se pueda demostrar que los animales crecen más rápido y tienen más probabilidades de desarrollar su potencial genético que si no lo hacen.

Desde el punto de vista de la salud animal, si estos sistemas funcionan correctamente, los patógenos no van a ser un problema y tener un microbioma que afecte la capacidad del animal para hacer frente a la presencia de patógenos específicos parecería un desperdicio de recursos.

Mis últimas palabras son caveat emptor” (el comprador asume el riesgo). No busque balas mágicas para resolver problemas propios de las deficiencias en bioseguridad e incluso, a veces, estructurales en los paradigmas de producción.

En el caso de la cría de camarones, la compra de animales en centros de cría de núcleos con un largo historial y un sinfín de pruebas de los reproductores individuales es la mejor (y quizá la única) manera de mantener los patógenos fuera de sus sistemas productivos. No confíe en soluciones que no tengan en cuenta este aspecto. También considere que a menudo el estrés conduce a una mayor susceptibilidad.

Los animales debilitados pueden morir a causa de patógenos oportunistas, muchos de los cuales no son inherentemente virulentos. Es improbable que la manipulación del microbioma cambie tal situación.

 Stephen G. Newman

Stephen Newman es doctor en Microbiología Marina con más de 30 años de experiencia. Es experto en calidad del agua, salud animal, bioseguridad y sostenibilidad con especial enfoque en camarón, salmónidos y otras especies.
Actualmente es CEO de Aqua In Tech y consultor para Gerson Lehrman Group, Zintro y Coleman Research Group.
Contacto:
sgnewm@aqua-in-tech.com
www.aqua-in-tech.com
www.bioremediationaquaculture.com
www.sustainablegreenaquaculture.com

 

Impactos: 9

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *