El microbioma alterado en las moscas de la fruta puede impulsar un cambio evolutivo

La expresión "eres lo que comes" ha adquirido un nuevo significado. En un experimento con moscas de la fruta, o Drosophila melanogaster, Investigadores de la Universidad de Pensilvania han descubierto que la adición de diferentes especies de microbios a la comida de las moscas provocó que las poblaciones divergieran genéticamente. acumulando cambios genómicos significativos en solo cinco generaciones.

"Nuestro trabajo sugiere que la composición de la comunidad microbiana impulsa, al menos en parte, cómo evolucionan los organismos en los que viven, "dice Paul Schmidt, biólogo de Penn y autor principal del trabajo, que aparece en la revista PNAS . "El hecho de que podamos ver este efecto en experimentos realizados en una escala de tiempo tan corta sugiere que la magnitud de los efectos de aptitud que tienen los microbios es increíble".

A diferencia de un experimento de laboratorio, donde se controlan todos los aspectos posibles del medio ambiente, desde la genética de las moscas hasta la temperatura y la dieta, con el fin de magnificar las diferencias entre los tratamientos, este conjunto de experimentos se llevó a cabo al aire libre, en Pennovation Works en el campus de Penn. El entorno refleja más de cerca la naturaleza, sujeto al clima, cambios estacionales, incluso la extraña araña o mota de tierra que se entromete en los recintos.

El hecho de que, a pesar de las posibles influencias de estos factores externos, los investigadores aún encontraron que los cambios en el microbioma tienen un efecto significativo en los genomas de las poblaciones de moscas, hace que el hallazgo sea aún más convincente, Dice Schmidt.

Creo que es justo decir que conservamos tanto realismo ecológico como pudimos a costa de detectar grandes efectos. Cambiamos la abundancia relativa de estos microbios en la dieta de las moscas, y eso fue suficiente para ver un efecto ".

Paul Schmidt, Biólogo penn

Schmidt y el becario postdoctoral Seth Rudman, el autor principal del artículo, aprovechó el hecho de que las moscas tienen comunidades de microbiomas relativamente simples en comparación con otros organismos, como los humanos.

"Si realiza un estudio de un microbioma de mamífero, muchas de las bacterias que se encuentran en el intestino son desconocidas, "dice Rudman." Pero ese no es el caso de las moscas. Da la casualidad de que Drosophila tiene sólo unas 100 especies en su comunidad de microbioma ".

Otros beneficios de las moscas de la fruta para este tipo de estudio incluyen su corto tiempo de generación (se pueden estudiar varias generaciones en cuestión de meses) y el hecho de que pueden criarse con tamaños de población extremadamente altos. En este caso, eso significó cientos de miles de moscas en cada experimento.

De trabajos anteriores, los científicos tenían la sospecha de que el microbioma estaba relacionado con cambios en la aptitud de la mosca. Las moscas de latitudes más septentrionales tienden a tener más bacterias Lactobacillus como parte de su microbioma, y también vivir más, tienen menos huevos y son más tolerantes al estrés. Más poblaciones del sur, por otra parte, que tienden a tener más bacterias Acetobacter, tenían una esperanza de vida más corta, más huevos, y eran menos tolerantes al estrés. El trabajo en el laboratorio mostró que exponer las moscas a estos dos tipos de bacterias provocaba estos mismos rasgos.

Pero, ¿podrían los microbios impulsar la evolución de poblaciones enteras de moscas? Para probar eso, Schmidt, Rudman, y sus colegas diseñaron una configuración experimental para manipular los microbiomas de las moscas. Introdujeron mil moscas en cada uno de los varios recintos de malla al aire libre, 2 metros cúbicos de tamaño y adornado con cubierta vegetal y un melocotonero. Variaron la comida en algunos de los recintos, completándolo con Acetobacter o Lactobacillus.

Los investigadores confirmaron que la alimentación alteró los microbiomas de las moscas, aunque solo un poco. Eso fue suficiente, sin embargo, para afectar sus genes. Comparando los genomas de las moscas al comienzo del estudio con la conclusión, después de cinco generaciones, el equipo pudo detectar cambios distintos en la frecuencia de ciertos alelos, una variante de un gen, que eran consistentes con lo que se ha visto en las poblaciones naturales de moscas.

"Descubrimos que el alelo que era más común en las jaulas de solución de Lactobacillus era también el alelo que era más común en el norte, donde el propio Lactobacillus es más común, "dice Rudman." Y el alelo que era más común en las jaulas de Acetobacter era también el alelo que es más común en el sur, donde Acetobacter es más común ".

A los investigadores, ese hallazgo recalcó la importancia de la influencia de los microbios.

"La conclusión es, los microbios impulsan la adaptación rápida, ", Dice Schmidt.

Si ese efecto se traduce en humanos y otros animales es un tema de estudio adicional, los autores dicen, pero numerosos estudios han subrayado el potente efecto del microbioma.

En el trabajo futuro, los investigadores cambiarán el guión, pruebas para ver si los cambios en los perfiles genéticos de las moscas influyen en qué microbios pueden establecerse en sus microbiomas. Y también investigarán más profundamente para determinar con precisión cómo el microbioma cambiante afecta a su anfitrión.

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