Ya sea en aguas termales, en el intestino humano o en las profundidades del mar, los microorganismos colonizan casi todos los lugares de la tierra, a veces en condiciones extremas. Dependiendo de cómo estos organismos se hayan adaptado a las condiciones ambientales particulares en tales nichos ecológicos, los ecologistas los clasifican como «generalistas» o «especialistas». Mientras que los generalistas pueden hacer frente a una amplia gama de condiciones ambientales, los especialistas crecen solo en circunstancias muy específicas.
«Una pregunta clave para el estudio de estrategias microbianas tan diferentes es cómo definir los nichos ecológicos microbianos en primer lugar», dice el Prof. Dr. Bas E. Dutilh. Hasta ahora, esto se ha hecho principalmente en base a parámetros ambientales subjetivos, que difícilmente permiten una cuantificación imparcial del nicho. El bioinformático del Clúster de Excelencia «Balance of the Microverse» de la Universidad de Jena, junto con investigadores de la Universidad de Utrecht, ha utilizado un método novedoso, basado en datos, para describir nichos microbianos, en los que la propia comunidad de especies se considera el factor ambiental decisivo en lugar de las condiciones externas del hábitat. Esto funciona porque las comunidades microbianas se adaptan rápidamente a su entorno, por lo que su composición refleja la suma de todos los factores ambientales.
La mayoría de los hábitats microbianos dominados por generalistas
Para su estudio, los investigadores analizaron y cuantificaron miles de conjuntos de datos metagenómicos de diferentes muestras microbianas de todo el mundo. «Descubrimos que en la mayoría de los hábitats, los generalistas son dominantes», dice Dutilh. Los investigadores se sorprendieron inicialmente con este hallazgo, ya que habían asumido que en los nichos locales, los especialistas podrían prevalecer porque están mejor adaptados a las condiciones particulares. Pero descubrieron que los generalistas competidores podían crecer mucho más rápido y, por lo tanto, dominar el nicho. «Sin embargo, para los generalistas es impredecible; lo logran o no. Esto los hace bastante variables en su presencia. Los especialistas son más estables en su nicho, aunque con poca abundancia».
Y hubo otro resultado que los investigadores no esperaban: los genomas de los generalistas no son particularmente grandes. «Esto se suponía anteriormente porque se pensaba que la flexibilidad metabólica generalmente requería un genoma más grande», informa Dutilh. Pero resulta que la correlación entre el rango de nicho y el tamaño del genoma es más compleja. «Descubrimos dos estrategias evolutivas contrastantes: en hábitats con una biodiversidad local relativamente baja, como los microbiomas asociados a animales, los especialistas tienen un genoma relativamente pequeño. En hábitats con una gran biodiversidad, como los suelos, el genoma de los especialistas es significativamente más grande».
Los genomas de los generalistas son más variables que los de los especialistas, con genes que van y vienen durante la evolución. Esto les permite integrar información genética de otros organismos a través de la transferencia horizontal de genes y así adaptarse rápidamente al nicho local. «También vemos funciones específicas que están asociadas con la transferencia horizontal de genes en los genomas de los generalistas», según Dutilh. Las funciones asociadas a los especialistas son mucho más diversas, muchas veces relacionadas con procesos metabólicos muy específicos. Los genomas de los especialistas son evolutivamente estables, a diferencia de los de los generalistas.
«En conclusión, nuestro análisis arroja una luz nueva e inesperada sobre las estrategias de rango de nicho microbiano en todo el árbol de la vida microbiano», está convencido Bas E. Dutilh.
