Las comunidades microbianas son proveedores de biotecnología ampliamente utilizados para procesos como la fabricación de biocombustibles y nuevos alimentos, o para ayudar a que los cultivos crezcan mejor. Para diseñar comunidades exitosas, los científicos necesitan predecir si los microorganismos pueden vivir y trabajar juntos. Una regla predictiva popular establece que si coexiste un par de microbios, también coexistirán en una comunidad más grande de microbios. Un estudio publicado en Science ahora encontró que esta simple regla no siempre funcionará.
Al igual que las plantas y los animales, los microorganismos viven en comunidades ecológicas complejas que consisten en múltiples especies que coexisten entre sí. Estas comunidades se encuentran en todo el planeta y también juegan un papel creciente y muy prometedor en biotecnología. Se están diseñando comunidades microbianas para producir biocombustibles y otros productos esenciales en biorrefinerías, para crear nuevos alimentos o para ayudar a que los cultivos crezcan mejor. Por lo tanto, aprender a diseñar estas comunidades para mejorar los servicios que brindan es un objetivo importante en biotecnología.
Uno de los principales obstáculos para la ingeniería de comunidades microbianas es que no todos los microorganismos coexistirán entre sí. Incluso si logramos diseñar una comunidad microbiana con alto potencial, es muy probable que muchos de sus miembros se extingan. Es por eso que los científicos están tratando de encontrar formas de predecir si las especies coexistirán entre sí.
« Estamos tratando de comprender la asombrosa diversidad que vemos en las comunidades bacterianas. ¿Cómo pueden tantas especies coexistir dentro de la misma comunidad? ». dijo Djordje Bajić, Profesor Asistente en Microbiología Industrial / Universidad Tecnológica de Delft.
Una regla sencilla
Investigadores de la Universidad de Pensilvania, el Centro Nacional de Biotecnología del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España, la Universidad Tecnológica de Delft y la Universidad de Yale estudiaron cómo predecir la coexistencia bacteriana en comunidades complejas. En este artículo de Chang et al, los autores han examinado una hipótesis popular : que para que múltiples especies (por ejemplo, A, B y C) coexistan como una comunidad, cada par de especies también debe coexistir entre sí como un par aislado, por ejemplo, A debe coexistir con B, B debe coexistir con C y C debe coexistir con A. Esta hipótesis ha ido ganando terreno en los últimos años y es muy atractiva porque, si fuera correcta en general, ofrece una manera simple y práctica de predecir la coexistencia en comunidades microbianas complejas.
Para probar esta hipótesis, los autores decidieron separar doce comunidades microbianas diferentes que contenían entre tres y diez especies que coexistían juntas. Luego compitieron con todos los pares posibles de microorganismos y descubrieron que, contrariamente a la hipótesis anterior, la mayoría de los pares no lograban coexistir. En otras palabras, la regla simple para predecir la coexistencia no siempre funcionará, lo que indica que cuando se trata de coexistencia, el todo es a menudo más que la suma de sus partes.
Nuevas herramientas predictivas
El artículo de Chang enfatiza que el importante problema de predecir qué microbios pueden vivir juntos aún no está resuelto, lo que destaca la necesidad de construir nuevas herramientas de predicción. Aunque esto puede parecer una mala noticia, en realidad representa un gran avance al establecer que en las comunidades microbianas, el todo es mucho más que la suma de sus partes. Esto nos ayudará a construir nuevos modelos que, en última instancia, pueden ayudarnos a diseñar comunidades microbianas.
« Estamos tratando de comprender la asombrosa diversidad que vemos en las comunidades bacterianas », dice Djordje Bajić, profesor asistente de microbiología industrial. « ¿Cómo pueden tantas especies coexistir dentro de la misma comunidad? » Comprender cómo coexisten las bacterias es importante para una mejor comprensión de nuestro mundo, ya que las comunidades microbianas colonizan casi todas las superficies de nuestro planeta, explica Bajić : « Desempeñan un papel en el ciclo global de elementos y son esenciales para la salud de nuestro propio microbioma intestinal. Este estudio definitivamente tendrá un impacto en nuestra comprensión de las comunidades microbianas y el microbioma. Y también informará la construcción de modelos y tecnologías para diseñar microbiomas y dirigir los existentes hacia los estados deseados en muchas aplicaciones: por ejemplo, en salud, tratamiento de aguas residuales, producción de bioplaguicidas sostenibles y biofertilizantes basados en microbios ».
La fiesta de las bacterias
Puedes pensar en este estudio como si estuvieras en una fiesta, donde te gusta mucha gente, pero no te gusta mucha otra gente. La idea establecida es que necesitas gustar a todos en la fiesta para pasar un buen rato. Esto no tiene por qué ser así, por supuesto. Es posible que simplemente ignores a las personas que no te gustan y elijas pasar la noche hablando con otras personas. Incluso puede participar en discusiones con personas que le gustan menos y aún así pasar un buen rato, siempre que otras personas también estén en estas conversaciones.