¿Hologenoma o Genoma?

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¿Cómo describimos el componente genético que define a un individuo? Podríamos pensar que basta con analizar el material genético que encontrásemos en las células del sujeto, pero pronto veríamos que incluso entre las células del mismo individuo hay diferencias.  Diferencias debidas a mutaciones, recombinaciones y otros procesos que pueden llevar a la coexistencia de diferentes genomas en un mismo organismo.  Y no sólo es eso, si además pensamos  en los genes que contienen todas esas células bacterianas que habitan, o mejor dicho conviven con nuestras células humanas, la cosa se complica bastante. Las bacterias que viven en el cuerpo de un ser vivo sin ser patógenas, forman el llamado microbioma, el cual influye directa e indirectamente no sólo en  la salud sino también en el desarrollo de sujeto en el que se hospedan. Por ello cada vez más gente afirma que no podemos evaluar el fitness de un individuo como un  solo genoma, debemos considerar todos los genomas asociados, y a este conjunto de genomas es a lo que se conoce como: hologenoma.

Voy a repetirlo de forma más simple y condensada para que nadie se pierda. Por ejemplo, para el caso humano tendríamos las células eucariotas que componen nuestro cuerpo (hospedador), cuyo conjunto de genes comprenderían el genoma. Luego tendríamos muchos microorganismos viviendo tanto en nuestra piel, como en nuestro intestino, boca, nariz, etc. A estos microorganismos las llamamos microbiota. Y a los genes que portan los conocemos como microbioma.  A la suma de nuestro cuerpo y nuestra microbiota la llamamos holobionte, a todos sus genomas juntos es a lo que llamamos hologenoma. El hologenoma implica que evolutivamente la selección no actúa sobre el individuo, sino que lo hace sobre el hospedador y su microbiota, aplicable desde animales a plantas.

Eugene Rosenberg y Ilana Zilber-Rosenberg fueron los primeros en introducir el concepto de hologenoma asegurando que el holobionte debería ser considerado a nivel de selección, evolución y especiación, dejando de lado el anticuado concepto de “individuo”. Sin embargo otros investigadores consideran que el concepto de hologenoma no tiene utilidad a la hora de investigar, siendo más útil tomar al hospedador como un ecosistema en el que conviven microorganismos que establecen distintas relaciones.    En ambas aproximaciones no queda claro cómo o quién afecta más, si  el conjunto a las partes, o las partes al conjunto. ¿Puede una presión selectiva sobre una especie de la microbiota afectar al holobionte completo?, ¿evoluciona por separado el coral y su alga simbionte?

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La influencia de la microbiota es muy importante, ¿pero cuánto? Veamos algunos ejemplos para hacernos una idea. Las bacterias de la microbiota pueden manipular las feromonas de algunos insectos, influyendo en la elección de pareja. Pueden incitar batallas o ser indicativos de enfermedades, cambiando relaciones individuales y grupales. En ratones se ha visto que las bacterias intestinales modulan la expresión de cientos de genes responsables del desarrollo encefálico. Además se sabe que los metabolitos producidos por algunas bacterias son capaces de atravesar la barrera hematoencefálica, afectando a procesos cognitivos en humanos. Todo ello, modifica de forma clara y directa el fitness del hospedador.

Quizás te preguntes sobre la heredabilidad del hologenoma… Y es que para que el microbioma juegue un papel en la evolución, no sólo el genoma del hospedador debe ser heredable, también los genomas individuales de los microorganismos simbiontes deben ser transmitidos, dando así forma al hologenoma.  Y ocurre, se ha demostrado que el microbioma se transmite entre progenitores y descendencia por varios métodos. Tenemos casos de herencia citoplasmática (os sonará el caso de las mitocondrias). También a través de los huevos y la coprofagia en insectos. O más cercano al caso humano por contacto directo, durante y tras el nacimiento. Ya sea al pasar por el canal del parto, la estancia en el propio útero o durante la lactancia materna.  Por cualquiera de estas vías, los microorganismo de nuestros progenitores acaban formando parte de nosotros.

Escribiendo esto no puedo dejar de pensar en esta entrada, habla sobre transplante de microbiota fecal. De cómo dando parte de la microbiota sana se pueden curar enfermedades intestinales crónicas.  Si lo pensáis al transplantar la microbiota intestinal, estamos llevando parte del microbioma de un individuo a otro, haciendo algo que se conoce como transferencia horizontal.  La transferencia horizontal es la forma de “sexualizar” de las bacterias.  Cuando los animales y las plantas procrean están “intercambiando ADN” y formando un nuevo ser compuesto de un mix de ambos, esa transferencia de ADN es vertical, de progenitores a descendencia. Sin embargo las bacterias al no tener descendencia propiamente dicha, intercambian directamente el ADN entre ellas. Por eso se llama transferencia horizontal.

Pues bien, es sólo un pensamiento en voz alta…pero, ¿no os parece que un transplante  de microbiota intestinal es una forma de transferencia horizontal entre individuos? Pasamos la microbiota con su microbioma de una persona a otra. Sabemos que muy probablemente este microbioma pasará a formar parte del hologenoma de quien recibió la donación, y que a diferencia de la donación de un riñón  u otro órgano, el microbioma pasará a la siguiente generación.  ¿Qué opináis?

16 Comentarios

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Tay

Muy interesante.
Respondiendo a tu pregunta, sí, una transferencia limitada al microbioma. Pero no creo que sea una novedad más que por hacerse “por vía directa”, porque siempre ha existido algo similar por contaminación. Es una vía que los parásitos intestinales (y determinados puestos de comida rápida) conocen desde hace tiempo.

José María Díaz MínguezJosé María Díaz Mínguez

Me temo que en tu artículo realizas un totum revolutum de ideas y conceptos que resta solidez a la exposición, por no hablar de la falta de precisión a la hora de utilizar ciertos términos. Por ejemplo, heredabilidad en Genética tiene un significado distinto a heredable, que es lo que tú quieres significar aquí.
Esa misma confusión ocurre con el término transferencia horizontal. Transplantar bacterias intestinales de una persona a otra no es ninguna transferencia horizontal, de la misma forma que la adquisición de Lactobacillus al tomar un yogur no es una transferencia horizontal. En Genética denominamos transferencia horizontal a la transferencia de genes entre individuos que no presentan una relación progenitor-descendiente. Es bastante frecuente entre bacterias, pero hay muchos casos descritos entre procariotas y eucariotas y también entre eucariotas.
Respecto de la pregunta final que planteas, para mi la respuesta es simplemente no. Al menos en la acepción que manejamos ese término en Genética en la actualidad. Otra cuestión es que desde el punto de vista fenotípico pueda haber efectos semejantes a los que causaría una transferencia de material genético real entre las bacterias transplantadas. Pero la semejanza de efectos no significa semejanza entre las causas.

Antonio GarciaAntonio Garcia

Señor petulante, escriba su propio blog y veremos cuántos lectores consigue. Una cosa es escribir un “paper” y otra hacer divulgación. Es más difícil hacer divulgación que conversar entre colegas.

J.DiazJ.Diaz

Sin relacion con el señor Minguez. Aunque coincida inicial y apellido.

Dejando aparte el contenido.

Puedo contestarle a porque muchos no escribimos nuestros propias paginas:
Porque lo inmportante no es lo que se dice o cuan riguroso se sea. Sino el DONDE y albergado por QUIEN se haga.

Ya he criticado muchas veces — siendo censurado la mayor pare de ella — que halla figurones que usen este sitio para promocianar las visitas de sus paginas particulares, colgando solamente enlaces, o el hecho de usarlo solamente para promocionar libros.
O simplemente para popularizar enlaces de güasap.

No creo que eso sea divulgar.

Hay personas con un gran bagaje y rigor cuyas paginas son paramos, y absolutos vidillas de yaju que estan hasta en la sopa.

Personalmente, despues de mis experiencias en este campo — sobre otros temas, claro — creo que la respuesta es sencilla:

Es mas facil publicar tonterias siendo un buen vendedor sin escrupulos a la hora de bajarse los pantalones en la mesa de un programa televisivo, que publicar sesudos articulos siendo un señor de Cuenca anonimo y serio.

Por lo demas, yo me quedo al margen de su disputa con el señor Minguez porque no tengo conocimientos para saber quien tiene razon.
Tan solamente me intriga el mecanimso por el cual un simionante transmite genoma al anfritrion sin ser un virus, por ejemplo.
Mi critica va por otro lado completamente ajeno a todo esto.

Y me temo que sera censurada.

Un saludo.

José María Diaz MínguezJosé María Diaz Mínguez

Le agradecería que se ahorrara los insultos personales y mantuviera el respeto que caracteriza a este blog. Mi crítica se ha dirigido a un artículo y a ciertas imprecisiones en el mismo, y en ningún momento he realizado ninguna descalificación del autor del mismo.

Raven

Hola, gracias por comentar, me temo que he usado la palabra “heredabilidad” como derivado de heredable, que puede heredarse, para separarlo de conceptos lamarkianos. No era mi intención dar sentido genético a esa palabra. En cualquier caso, el Hologenoma también tendría “heredabilidad genética”
El concepto de la heredabilidad se aplica solo a caracteres que difieren entre individuos. Si un rasgo existiera en la misma forma entre toda una población, se puede llamar herencia pero no heredabilidad. Pero insisto en que no hablaba de “heredabilidad genética”.

Disculpe, quizás no me he expresado bien, los términos invitan a la confusión. Transplantar bacterias “microbiota” no es transferencia horizontal. Transplantar microbiomas si puede terminar casi con toda seguridad en transferencia horizontal. Genes del hologenoma de un paciente sano a uno enfermo. Genes que difieren entre individuos que no tienen relación parental.

Gracias por comentar !

Ana Molina

Un artículo muy interesante y de gran actualidad.
Mi contestación a la pregunta del artículo es la misma que se ha dado. En mi opinión no es transferencia horizontal porque no es un “transvase” de genes. Es un trasplante de microbiota, unos microbios colonizaran el nuevo entorno y otros no. Aunque se pueda hacer un paralelismo; son individuos, no genes lo que se intercambia.
Ahora me toca preguntar ¿cuál es y/o cómo se establece la relación entre genoma y metagenoma?. Sólo hay unos ejemplos en el artículo…

Raven

¡Gracias por comentar!

La relación entre metagenoma y genoma… Bueno escribí sobre ello hace un tiempo: http://naukas.com/2012/03/14/microor...s-cultivos/ en cualquier caso habla de individuos distintos dentro de un mismo sistema, cosa que aquí no aplica del todo.

Ahora si por metagenoma (perdone que asuma una confusión) se refiere a Hologenoma. Pues son cualquiera de los microorganismos que viven en/con el hospedador. ¿Deben establecer una relación beneficiosa? Es discutible, pero simplificando, digamos que si… Estos microorganismos modifican al hospedador igual que cualquier gen del mismo hospedador. Ya sea modificando el desarrollo cognitivo en mamíferos, la reproducción en insectos o la propia capacidad de alimentarse en líquenes.

Como casi todo, esto es un gradiente de grises. Decían en un comentario que podemos quitar a un individuo sus bacterias y no deja de ser “él”, pero…¿un individuo dentro de una caja de cristal con un sistema nervioso distinto?, ¿Es el mismo? O más claro aún…si le quitas a un liquen su alga asociada, o a un rumiante su biota digestiva…. ¿Qué diferencia hay entre eliminar toda la biota de una vaca o extirparle un órgano? Pues…la velocidad a la que va a morirse…

Marisa MT

Interesante su “Totum revolutum”, por que es una reflexión sobre una nueva manera de explicarnos esto de la vida desde parámetros novísimos.
Es revolucionario pensar en transferencia horizontal entre seres pluricelulares, de igual manera que pensar en que los procariotas actual como “órgano” cuando adquieren un nivel determinado de QS. Los genes siempre se intercambian entre seres vivos y puesto que ya se sabe que los genes de nuestra microbiota no nos son indiferentes, incluso condicionan algunos estados de salud/enfermedad, y sabiendo que estamos haciendo hipótesis (gracias por excitar mi curiosidad y animarme a opinar) yo me inclino por que si, que podría ser un paralelismo. Y la ciencia lo confirmará o no.
Seguiré atenta a más información en este campo. Un saludo.

josecbjosecb

Los viernes por la noche también tengo transferencia horizontal de genes.

Ahora en serio, esto tiene muchos tintes New age y poca ciencia. Una persona sin el microbioma sigue siendo una persona, un microbioma sin la persona no es una persona, por lo tanto tiene bastante poco sentido incluir al microbioma como parte genética de la persona.

¿Quiere eso decir que el microbioma no es importante? Para nada, pero tampoco es lo que intento contestar.

Raven

¿Una vaca sin su bioma es una vaca? Si…pero una vaca muerta.
¿Una persona?, bueno depende, si no la sacan de su burbuja estanca será persona si no…será cadáver. Eso sin tener en cuenta la influencia de estas bacterias en el desarrollo…

En cualquier caso, una persona no es menos persona si le extirpamos cualquier órgano, pero si en lugar de humanos nos vamos a líquenes, insectos… Quizás se vaya complicando la cosa.

Un saludo y gracias por comentar!

Juan ManuelJuan Manuel

Aunque el concepto es interesante yo creo que no tiene un fondo propio. Es posible estudiar la evolucion del entorno ya que condiciona la evolucion del individuo.

El ser humano y cualquier otra especie aunque puedan ser el hospedador de un ecosistema muy rico sigue siendo un individuo geneticamente distinto a los demas. Efectivamente el entorno en el que vive le condiciona, tanto el ecosistema como el micro-ecosistema. Pero sigue siendo un individio “solitario”.

Pondre un ejemplo a modo de ilustracion: un perro con pulgas. Evidentemente las pulgas afectan al fitness del perro y con total seguridad su camada heredara las pulgas de los progenitores. Pero en cualquier caso son parte del ecosistema, si el perro se traslada a otro lugar puede ser desparasitado o parasitado por otros. ¿El perro habra cambiado o seguira siendo el mismo perro?.

No pretende ser un hombre de paja este ejemplo, evidentemente no es igual, ni en modo ni en facilidad ni en rapidez, parasitar con microorganismos. Pero en el caso del que trata la entrada, si un ser cambia su entorno podria cambiar con relativa facilidad su microbiota y (en el peor de los casos en una o dos generaciones) sin que afectase al genoma original que seguiria su curso hereditario independiente de la microbiota.

Marisa MT

Lo que ocurre con el microbioma, es que no nos parasita…si no que asume funciones metabolicas y de defensa, que nosotros delegamos en él. Su genoma por tanto, lleva información para ” nuestra” salud. Y nosotros “ya ” no necesitamos esa información en nuestros genes. Es una forma de simbiosis que nos hace reconsiderar nuestro concepto de induviduos autosuficientes. Si perdemos nuestro microbioma, enfermamos. Un perro, si pierde las pulgas esta ” más” sano ( desde luego no enferma). ¿ o es que nos resistimos a esta” dependencia ?un saludo.

MiguelMiguel

Me atrevo a sugerir una diferencia fundamental entre la microbiota y las pulgas: El perro sobrevivirá y estará más sano sin las pulgas, pero entiendo que sin su microbiota, como poco, lo pasaría muy mal.
En cuanto a la pregunta, para mí sí hay transferencia horizontal, aunque sea “artificial”. Por otra parte, como se indica en un comentario anterior, la contaminación con flora/fauna ajena es algo de toda la vida, aunque probablemente sólo somos conscientes de ello cuando nos supone un problema.
Por último, me ha encantado el post. No será tan exacto como al parecer le gustaría al Sr. Díaz Mínguez, cuyas puntualizaciones también entiendo y agradezco (aunque le pierdan las formas), pero a mí me llega.

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