El experimento identifica la influencia de los antibióticos, el aislamiento en la bacteria huésped

Las bacterias desarrollan y distribuyen regularmente nuevos antibióticos en una carrera armamentista sin fin para matar a otras especies bacterianas que compiten por recursos mutuos. Los humanos han capitalizado esa capacidad perfeccionada evolutivamente mediante la administración de antibióticos para atacar las bacterias dañinas que invaden e infectan sus cuerpos.

Pero los antibióticos también pueden atacar a transeúntes inocentes, entre ellos, las especies bacterianas a menudo beneficiosas que habitan en los intestinos de los humanos y muchos otros animales. Con el aumento del uso y la propagación ambiental de los antibióticos, especialmente a través de su aplicación en el ganado, su efecto sobre las bacterias huésped se une al aumento de la resistencia a los antibióticos como una posible causa de preocupación.

Investigaciones anteriores indican que la exposición a los antibióticos puede reducir la presencia y modificar la composición de la comunidad bacteriana o microbioma de un huésped, lo que podría generar cambios en el metabolismo y una mayor susceptibilidad a los patógenos, la obesidad y las bacterias resistentes a los antibióticos. Los estudios incluso han demostrado que los antibióticos pueden influir en los microbiomas en la próxima generación de descendientes, que reciben esas bacterias de los padres o del medio ambiente. Sin embargo, se sabe menos sobre cómo se desarrollan esos efectos a lo largo de múltiples generaciones.

En busca de respuestas, Reilly Cooper y sus colegas de Nebraska recurrieron a Daphnia magna, una especie de crustáceo que crece hasta apenas unos milímetros de largo pero que está emergiendo como un organismo de referencia para estudiar la dinámica del microbioma. El equipo crió cinco generaciones de D. magna; la mitad de la primera generación se crió sin antibióticos, la otra mitad en un cóctel rico en antibióticos. Las generaciones posteriores de crustáceos libres de antibióticos continuaron criándose de esa manera. Mientras tanto, cada generación nacida de padres expuestos a antibióticos se dividió equitativamente entre una existencia rica en antibióticos o libre de antibióticos.

Como era de esperar, los antibióticos parecieron alterar drásticamente la población de bacterias en la D. magna de primera generación, aumentando el número de un grupo bacteriano prominente mientras reducían la abundancia de otro. Y la diversidad de especies bacterianas siguió disminuyendo a lo largo de generaciones de crustáceos expuestos a antibióticos.

Sin embargo, D. magna, cuyos padres estuvieron expuestos a antibióticos, pero que se criaron sin antibióticos, alardeaba de comunidades bacterianas que en su mayoría eran indistinguibles de los crustáceos cuyos antepasados ​​nunca estuvieron expuestos. Ese hallazgo, que va en contra de las expectativas del equipo, sugiere que solo una generación puede ser suficiente para que un microbioma se recupere de manera efectiva, independientemente de cuántas generaciones de exposición a antibióticos lo hayan precedido.

El equipo se encontró con otra sorpresa: el simple acto de aislar los crustáceos individuales, ya sea que estuvieran expuestos a antibióticos o no, también se correspondía con una menor diversidad bacteriana entre generaciones de D. magna. Aunque las tasas de supervivencia disminuyeron a lo largo de las generaciones de crustáceos aislados, aumentaron tanto el tamaño corporal como la reproducción total. También lo hizo la desaparición de grupos bacterianos relativamente raros, lo que sugiere que esos grupos podrían estar desempeñando un papel perjudicial.

Habiendo demostrado los efectos de varias condiciones en los microbiomas, D. magna debería continuar sirviendo como organismo modelo para investigar la resiliencia, la diversidad y la trayectoria de las comunidades bacterianas a lo largo de las generaciones, dijo el equipo.

Cooper espera especialmente que los investigadores hagan un seguimiento de las influencias del aislamiento, que indican que mantener un microbioma diverso podría depender de si un animal crece junto a miembros de su propia especie. Si es así, eso podría tener implicaciones para una gran cantidad de especies huésped, dijo.

El estudio se publica en FEMS Microbiología Ecología.