El papel que desempeña la interacción entre microbio y anfitrión acuático en el surgimiento de patógenos
Las enfermedades en los organismos acuáticos de diversos grupos animales clave están aumentando, incluidos los mamíferos y los corales. La rápida desaparición de especies anteriormente comunes, como los abulones negros marinos, «Haliotis cracherodii» o el ostión de Virginia, sugiere la existencia de un sistema desequilibrado, la introducción de un patógeno o ambas cosas. La eutrofización (aguas residuales y escorrentía agrícola), el aumento de las temperaturas mundiales (debido al cambio climático), la contaminación, la invasión de especies nuevas/exóticas y la destrucción de los hábitats costeros sirven como factores estresantes. Por otra parte, no se dispone de suficiente información sobre los vínculos entre estos factores y la salud de los organismos marinos. Sin embargo, sí que existen cada vez más datos que vinculan la enfermedad con la diversidad del microbioma de un organismo. La microbiota mejora el funcionamiento del anfitrión y contribuye a su salud y bienestar, mientras que la alteración del equilibrio entre el anfitrión y su microbiota colonizadora parece potenciar la aparición de enfermedades.
Una crisis en las relaciones
El proyecto financiado con fondos europeos MICROCHANGE (Emergence of pathogenicity in the sea: altered host-microbe interactions in the face of environmental change), llevado a cabo con el apoyo del programa Marie Skłodowska-Curie, estudió la anémona de mar «Nematostella vectensis» como anfitrión, además de sus microbios asociados, centrándose en el género de bacterias «Vibrio». Los vibrios son patógenos problemáticos para especies de acuicultura como el cangrejo y la gamba. Algunas cepas pueden causar enfermedades graves en humanos, como la gastroenteritis. Además, el 50 % de los patógenos del coral pertenecen a la familia de Vibrionaceae. Si bien los vibrios son simbiontes de diversos anfitriones vertebrados e invertebrados (como los peces, las anémonas de mar, las esponjas, los moluscos y el zooplancton), existen signos de que, en determinadas condiciones, pueden convertirse en patógenos. Para MICROCHANGE, la anémona de mar «Nematostella vectensis» ofrecía un sistema modelo de estudio debido a su amplia distribución a lo largo de los estuarios costeros europeos y su facilidad de uso en el laboratorio. Por otra parte, ya se habían conseguido aislar con éxito vibrios de esta especie. Una vez determinada la estructura de la población de vibrios en la naturaleza, MICROCHANGE llevó a cabo experimentos de laboratorio para verificar la estabilidad de la relación entre anfitrión y microbioma ante diversos factores ambientales causantes de estrés. Para comprobar los efectos del estrés nutricional, se utilizó el pólipo de agua dulce «Hydra vulgaris» aprovechando el revestimiento de varias capas de carbono de sus células, que ofrece un hábitat para un microbioma simple pero fundamental. Tras exponer los animales a entornos enriquecidos con nutrientes, los investigadores realizaron un seguimiento de la composición de su microbioma (utilizando la secuenciación Illumina de alto rendimiento del gen ARN ribosomal 16S) y su densidad (por medio de cultivos en placas). «Nuestros resultados sugieren que la densidad de población microbiana constituye un indicador fundamental de la salud del anfitrión y que el estrés nutricional contribuye a que se produzcan alteraciones en el microbioma que podrían estar vinculadas con el deterioro de la salud del anfitrión», afirma el doctor Peter Deines, titular de una beca de investigación Marie Skłodowska-Curie. La principal implicación de los resultados de MICROCHANGE es que la alteración de las condiciones medioambientales puede dar lugar a un estado de disbiosis en el cual se ve reducida la capacidad del microbioma para resistir la invasión, lo que podría dar lugar al surgimiento de patógenos.
Mantenimiento de unos elevados estándares alimentarios y medioambientales en la Unión Europea
Las enfermedades de los animales acuáticos afectan directamente a los humanos no solo en términos de riesgos sanitarios, sino también por los costes económicos y sociales asociados con la degradación de la productividad del ecosistema. El hecho de conocer mejor los procesos subyacentes a los patógenos y los microbiomas sanos puede dar lugar a unas estrategias del agua y el ecosistema que integren la resiliencia frente al cambio climático. «Podemos observar los vínculos existentes entre los cambios medioambientales y el aumento de las enfermedades en nuestro entorno. Por ejemplo, las temperaturas anormalmente elevadas del mar Báltico han coincidido con un número inusualmente alto de infecciones por vibrios. Comprender estos vínculos contribuye a la visión de EuroMarine de ciencia azul para el crecimiento azul », afirma el responsable del proyecto, el profesor Thomas Bosch.
Palabras clave
MICROCHANGE, microbioma, patógeno, acuático, marino, enfermedad, anfitrión, anémona de mar, vibrio, organismo, causante de estrés
