El microbioma es el conjunto de microbios que colonizan un hábitat, cuerpo humano u otro. Debido a la investigación pionera del microbioma en la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis, la gente de todo el mundo ahora entiende mucho más sobre el papel fundamental de los microbios intestinales en la salud y las enfermedades humanas.

Los animales y las plantas también dependen de miles de microbios diferentes para mantenerse con vida. Si bien se sabe menos sobre estas asociaciones, una nueva generación de científicos está explorando las relaciones entre un ejército oculto de microbios y las criaturas que sustentan y fortalecen. Aquellos Microbios de Diversos Ecosistemas (mDivE-STL) son el foco de un simposio de investigación del 3 de octubre organizado por Colaborativo de la Tierra Viva.

En varias instituciones de investigación en St. Louis, los investigadores estudian microbiomas humanos y no humanos. Este simposio fue organizado para ayudar a fomentar una comunidad de investigadores que estudien diversos sistemas microbianos mientras se benefician de la gran fuerza local en la experiencia del microbioma humano.

Tomemos, por ejemplo, los investigadores que estudian los monos aulladores negros (Alouatta pigra) en América del Norte y Central. Estos grandes simios carismáticos son conocidos por hacer una de las llamadas más fuertes en las selvas tropicales de México, Guatemala y Belice.

Los monos aulladores negros, herbívoros que habitan en los árboles, consumen principalmente hojas de árboles y enredaderas, flores y frutas. Al carecer de enzimas capaces de digerir la celulosa -el carbohidrato que forma la pared celular de la hoja-, los monos aulladores dependen de la fermentación desencadenada por su microbiota intestinal para obtener la energía que necesitan de estos alimentos.

Todo este proceso podría ser mucho más dinámico de lo que se pensaba, según una investigación realizada por científicos de la Universidad de Washington. Está comenzando a surgir evidencia de que los cambios microbianos intestinales relacionados con la dieta reducen la disponibilidad de energía y nutrientes para animales como los monos aulladores negros.

elizabeth mallott, profesor asistente de biología en Artes y Ciencias, utiliza la metabolómica para examinar cómo los metabolismos microbianos responden a los cambios en qué y cuánto comen sus anfitriones. Recientemente realizó un estudio con una población de monos aulladores salvajes que anualmente experimentan tres estaciones distintas que afectan sus dietas: una estación lluviosa, dominada por la fruta; una estación seca, dominada por las hojas; y una estación seca, dominada por las frutas.

«Podemos ver que cuando los monos comen más de un nutriente específico, los microbios intestinales metabolizan más ese nutriente», dijo Mallott, primer autor de la investigación publicada en ecología molecular. «Pero más allá de eso, lo emocionante es que pudimos observar las interacciones entre los microbios y los metabolitos en diferentes estaciones, incluidas las estaciones en las que los monos estaban limitados nutricional o energéticamente por la comida disponible en su entorno».

Mallott descubrió que los microbios tienden a compensar durante los tiempos de escasez al priorizar las funciones que proporcionan al huésped más nutrientes. Pero ese sistema se desmorona cuando la disponibilidad de alimentos se vuelve realmente limitada.

“Así que los microbios parecen estar moviéndose. Simplemente intentan robarse la mayor cantidad posible de nutrientes entre sí”, dijo Mallott, quien también observa cómo La variación ambiental afecta el microbioma intestinal en humanos.

Los microbios pueden beneficiar la conservación de las especies

Estudiar los microbiomas de las poblaciones de animales que prosperan en la naturaleza es importante porque puede proporcionar a los investigadores microbios candidatos y consorcios microbianos que pueden usarse para mejorar la resistencia a las enfermedades, la absorción de nutrientes y, en última instancia, la aptitud de las especies o animales en peligro de extinción que residen en hábitats degradados. .

Eso es cierto para los mamíferos, incluidos los monos aulladores negros, pero también para los reptiles como las tortugas de caja nativas de Missouri, incluidos los que el Instituto de Medicina de la Conservación del Zoológico de Saint Louis estudió en dos sitios en el St. Louis desde 2012, como parte de la Diseño de tortuga de caja St. Luis.

Con el apoyo de Living Earth Collaborative, los investigadores están ampliando este esfuerzo para incluir la caracterización de los microbiomas de las tortugas de tres dedos y la exploración de cómo varían dentro y entre las poblaciones. Científicos en el laboratorio colmillo lingprofesor asistente de energía, ingeniería ambiental y química en la Escuela de Ingeniería McKelvey, están colaborando en este proyecto de tortugas para integrar microorganismos en la caja de herramientas de conservación de la vida silvestre.

“En general, los microbiomas de la vida silvestre (las bacterias, las arqueas, los protistas y los virus que se encuentran dentro y sobre el cuerpo) son un aspecto poco estudiado de la conservación de la biodiversidad”, dijo Sharon L. Deem, directora del Instituto de Medicina de la Conservación y el São Instituto Patricio de Medicina. Louis Zoo WildCare Institute Centro para la Conservación de Quelonios.

Deem y Mallott están programados para hablar en el simposio de investigación del 3 de octubre, organizado por Ling, Gautama dantasprofesor de patología e inmunología en la Facultad de Medicina, y jonathan lososWilliam H. Danforth Distinguido Profesor Universitario de Biología en las Artes y las Ciencias y director de Living Earth Collaborative.

Aproximadamente la mitad de la investigación sobre microbiomas que se presentará está relacionada con animales, plantas y el medio ambiente, mientras que el resto está más relacionado con la salud humana.

«Realmente no puedes entender el microbioma humano y su dinámica interesante si no lo consideras en el contexto del medio ambiente», dijo Dantas, quien describe la investigación del microbioma en su laboratorio como un 90% enfocada en humanos y 10 % sobre otros hábitats, incluidas las plantas, el suelo y el entorno construido. «Incluso si se enfoca exclusivamente en los microbios en los humanos, no podrá explicar la dinámica importante de aquellos en ese ecosistema si no comprende las interacciones de los microbios dentro y sobre el cuerpo, y de dónde vienen esos microbios. de.»