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Los japoneses tomaron prestados genes bacterianos del océano que les ayuda a digerir el Suchi

Por: Mou D. Khamlichi
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Los japoneses tienen herramientas especiales, en forma de genes bacterianos, que les permiten sacar más provecho del sushi que el resto del mundo. Es probable que sea debido a que se crían con estos utensilios desde temprana edad.

Genes bacterianos con poder especial

Las herramientas en cuestión son genes bacterianos que pueden descomponer algunas de las moléculas complejas de carbohidratos en las algas, uno de los ingredientes principales del sushi. Los genes son manejados por las hordas de bacterias que acechan en las entrañas de todos los japoneses, pero no en el resto de los humanos. Y lo más sorprendente de todo, este juego de cubiertos genéticos es un préstamo. Algunas bacterias intestinales han tomado prestados sus genes que digieren las algas de otros microbios que viven en los océanos costeros. Esta es la historia de cómo estos genes emigraron del mar a las entrañas de los japoneses.

Dentro de cada uno de nuestros intestinos, hay alrededor de cien billones de microbios, cuyas células superan en número a las nuestras con un ratio de 1/10. Este microbioma intestinal actúa como un órgano extra, ayudándonos a digerir las moléculas de los alimentos que no podríamos descomponer por nosotros mismos. Estos incluyen las grandes moléculas de carbohidratos que se encuentran en las plantas que comemos. Pero las algas marinas contienen carbohidratos especiales ricos en azufre que no se encuentran en la tierra. Metabolizarlos es un desafío difícil para nuestros socios en la digestión debido a que los genes y las enzimas que utilizamos normalmente no están a la altura.

Afortunadamente, las bacterias no se limitan solo a los genes que heredan de sus antepasados. Los individuos pueden intercambiar genes con la misma facilidad de lo misma manera que los humanos intercambiamos dinero o regalos. Esta transferencia horizontal de genes significa que las bacterias tienen todo un reino de genes, listos para ser prestados. Todo lo que necesitan hacer es acercarse sigilosamente al donante correcto. Y en los océanos del mundo, existe uno de esos donantes: una bacteria marina llamada Zobellia galactanivorans.

Zobellia es una devoradora de algas. Vive y digiere varias especies, incluidas las que se utilizan para hacer nori. Nori es un ingrediente muy común en la cocina japonesa, que se utiliza para decorar platos y envolver sushi. Y cuando los comensales hambrientos devoraron bocados de estas algas, algunos de ellos también ingirieron bacterias marinas. De repente, esta especie exótica fue lanzada entre nuestros propios residentes intestinales. A medida que los socios improbables se mezclaron, intercambiaron genes, incluidos aquellos que les permiten descomponer los carbohidratos de sus comidas marinas. Las bacterias intestinales de repente ganaron la capacidad de explotar una fuente extra de energía.

genes bacterianos del mar Sushi

Cómo se llegaron a entender este préstamo de genes bactrianos

Este increíble viaje genético de mar a tierra fue trazado por Jan-Hendrik Hehemann de la Universidad de Victoria. Originalmente, Hehemann buscaba genes bacterinos que pudieran ayudar a las bacterias a digerir los carbohidratos únicos de las algas, como el porfirán (porphyran en inglés). No tenía idea de adónde conduciría eventualmente esta búsqueda. Mirjam Czjzek , una de las líderes del estudio, dijo: “El vínculo con las bacterias intestinales humanas japonesas fue simplemente un golpe de suerte por el cual no teníamos ni idea antes de comenzar nuestro proyecto. Como suele ocurrir en la ciencia, ¡el azar es un buen aliado compañero! «

De los océanos a las entrañas

Hehemann comenzó con Zobellia, cuyo genoma había sido secuenciado recientemente. Esta bacteria resultó ser la orgullosa propietaria de no menos de cinco enzimas que rompen el porfirán. Estas enzimas eran completamente nuevas para la ciencia, todas están estrechamente relacionadas de manera clara con las bacterias marinas. Su capacidad única les valió el nombre de porfironasa y los genes que las codifican se denominaron PorA, PorB, PorC… etc. Claramente, no son los únicos.

Usando su quinteto como guía, Hehemann encontró seis genes más con habilidades similares. Cinco de ellos procedían de los genomas de otras bacterias marinas, lo que no era de extrañar. Pero la sexta fuente fue una conmoción mucho mayor: la bacteria intestinal humana Bacteroides plebeius. ¿Qué estaba haciendo un gen oceánico en una especie tan poco probable? Los estudios anteriores proporcionaron una pista enorme. Hasta entonces, se habían descubierto seis cepas de B. plebeius, y todas procedían de las entrañas de los japoneses.

Nori es como mucho, la fuente más probable de bacterias con genes que digieren el porfirán. Es el único alimento que comen los humanos y que contiene porfirán. Hasta hace poco, los chefs japoneses no cocinaban nori antes de comerlo. Las bacterias que permanecieron en las hojas verdes no se mataban antes de que pudieran mezclarse con bacterias intestinales como B. plebius. Ruth Ley, que trabaja en microbiomas, dice: «La gente ha estado diciendo que los microbios intestinales pueden captar genes de microbios ambientales, pero nunca se ha demostrado tan bien como en este artículo».

De hecho, B. plebeius parece tener la costumbre de recolectar genes de bacterias marinas. Su genoma está plagado de genes que están más estrechamente relacionados con sus homólogos en especies marinas como Zobellia que con los de otros microbios intestinales. Todos estos genes prestados hacen lo mismo: descomponen los carbohidratos complejos de las algas marinas.

La investigación sobre estos genes bacterianos marítimos fue determinante

Para ver si se trataba de un evento común, Hehemann examinó las bacterias intestinales de 13 voluntarios japoneses en busca de signos de porfironasas. Estos «metagenomas intestinales» produjeron al menos siete enzimas potenciales que encajaron en el proyecto, junto con otras seis de otro grupo con un papel similar.

Por otro lado, Hehemann no pudo encontrar un solo gen de este tipo entre 18 norteamericanos. “Durante el almuerzo intentábamos pensar en dónde se podrían ver patrones tan limpios”, dice Ley. “Tendría que buscar otro grupo de personas con una dieta muy especializada. Debido a que se trata de algas y bacterias marinas, podría ser una de las demostraciones más limpias que obtuvimos».

Por ahora, no está claro cuánto tiempo han estado viviendo estos genes marinos dentro de las entrañas de los japoneses. Es posible que las personas solo obtengan los genes después de comer mucho sushi, pero Hehemann tiene alguna evidencia de que podrían transmitirse de padres a hijos. Una de las personas que estudió era una niña no destetada, que claramente nunca había comido un bocado de sushi en su vida. Y, sin embargo, sus bacterias intestinales tenían un gen de porfiranasa, al igual que las de su madre. Ya sabíamos que las mamás pueden transmitir sus microbiomas a sus hijos, por lo que, si las bacterias intestinales de las mamás pueden descomponer los carbohidratos de las algas, los bichos del bebé también deberían poder hacerlo.

Referencia:

Hehemann, J., Correc, G., Barbeyron, T., Helbert, W., Czjzek, M. y Michel, G. (2010).

Transfer of carbohydrate-active enzymes from marine bacteria to Japanese gut microbiota Nature, 464 (7290), 908-912.


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Mou D. Khamlichi

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