Nuestro cuerpo alberga distintos microorganismos en la piel, la boca, el intestino y otros sitios. Las más reconocidas son las bacterias, de las que podemos encontrar hasta diez veces más que nuestras propias células. Sin embargo, no son las únicas, pues la microbiota también está conformada por hongos, virus, protistas y un grupo menos mencionado, estudiado y cuestionado: las arqueas, que pueden jugar un papel relevante en la salud y enfermedad de los cuerpos que habitan.
Protagonistas de historias cambiantes
Hasta hace medio siglo, todos los seres vivos se dividían en dos grandes dominios: Bacteria y Eukarya. Sin embargo, en la década de los setenta, los científicos identificaron que Archeobacteria, un grupo dentro de las bacterias, tenía tantas diferencias con el resto que necesitaba un dominio independiente, dando lugar así a Archaea. A diferencia de sus contrapartes bacterianas, las arqueas no sólo tienen una composición de membrana única e inusual, también tienen una mayor diversidad de estructuras de la pared celular. Además, están más estrechamente relacionadas con las eucariotas.
A pesar del paso del tiempo, el grupo de las arqueas continúa arrojando resultados sobre su relación evolutiva con los demás organismos. Apenas el año pasado se creía que la diferencia principal entre eucariotas y procariotas era que las primeras tienen organelos en compartimientos dentro la célula, mientras que las segundas carecen de ellos. Sin embargo, un grupo de científicos de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y la King Abdullah University of Science & Technology de Arabia Saudita demostró que el nucléolo, el cual se encuentra dentro del núcleo de las células eucariontes, también está presente en las arqueas, rompiendo así con uno de los paradigmas de la biología.
Otra idea sobre estos microorganismos era que sólo estaban en ambientes extremos como aguas termales, lagos salados y volcanes submarinos, donde la temperatura, la presión, el pH o la salinidad son incompatibles con la vida de las células de los humanos y de la mayoría de los seres vivos. Sin embargo, ahora se sabe que, además de ser extremófilas, también están presentes en muchas especies de plantas y animales.
¿Dónde más están las arqueas?
Esta idea de que son exclusivamente extremófilas se debe, en parte, al hecho de que las investigaciones y descripciones de las arqueas son complejas, parcialmente por sus características biológicas tan únicas y a que, de hecho, la mayoría de los procariontes no pueden crecer en laboratorio, donde estamos acostumbrados a estudiarlos.
Probablemente por ello, la participación directa de los organismos arqueales en la salud o patogenicidad fue poco considerada, Esto ha cambiado gracias a las técnicas que identifican el acomodo de las cuatro bases del ADN (adenina, timina, citosina y guanina), algo así como armar un rompecabezas sin saber a simple vista cómo se ven las piezas.
Gracias a estás herramientas se ha visto que los metanógenos son las arqueas más abundantes en nuestro cuerpo, llamados así porque, como parte de su alimentación cruzada o sintrofía, transforman el dihidrógeno (H2) y dióxido de carbono (CO2), en gas metano. Tienen más representatividad en el intestino, pues incluye hasta el 10% de los organismos que necesitan escasez de oxígeno para sobrevivir (anaerobios).
La especie Methanobrevibacter smithii se ha encontrado en casi todos los humanos. Su ubicuidad, junto con su bajo potencial para activar el sistema inmune, hacen pensar que se trata de microorganismos comensales y que pueden influir en la comunidad de bacterias que están en el tracto gastrointestinal. La especie Methanobrevibacter stadtmanae es menos abundante y tiene potencial para activar las células inmunitarias humanas, por lo que se le asocia con el desarrollo de afecciones como la enfermedad inflamatoria intestinal.
En la cavidad bucal tenemos a Methanobrevibacter oralis, que se detecta con poca frecuencia en personas sanas. Por el contrario, su aumento se relaciona con alguna enfermedad periodontal, atribuido a la alimentación cruzada que se lleva a cabo con las bacterias que las provocan.
Los restos humanos antiguos nos cuentan más sobre la diversidad de arqueas en el tiempo, pues en el sarro de los cálculos dentales se conservan biomoléculas antiguas, como ADN, proteínas y microfósiles de la dieta, como el polen, por lo que son utilizados para estudiar la composición de las comunidades microbianas orales del pasado. Una comparación en los cálculos dentales que abarcan desde el neolítico, hace 8000 años, hasta la Edad Media, se ha encontrado una mayor abundancia de arqueas pertenecientes al género Methanobrevibacter y una disminución con respecto al tiempo, a excepción de M. oralis que, por el contrario, aumentó. El cambio del estilo de vida y las dietas a lo largo de los siglos pueden explicar la pérdida de diversidad del género.
Por otro lado, la piel humana está habitada por arqueas no metanogénicas, como las del género Thaumarchaeota, que podrían ser responsables de oxidar el amonio en el sudor. Se especula que están asociadas con una reducción del olor y una mejora en la constitución de la piel en el tiempo.
Aunado a esto, otro efecto positivo a la salud humana es que, por la estructura única de sus membranas, pueden actuar como auxiliares de vacunas. Asimismo, los Methanomassiliicoccales son posibles probióticos contra los problemas que acarrea la trimetilamina, un gas producido por bacterias intestinales.
En cambio, una consecuencia negativa del metano es que ralentiza el paso a través del intestino y, por lo tanto, podría favorecer el estreñimiento, trastornos gastrointestinales o el desarrollo de la obesidad. Sin embargo, se necesitan más investigaciones para establecer una asociación de las arqueas metanógenas con afecciones del intestino.
En ese sentido, la presencia del dominio Archaea en el cuerpo puede ser necesaria y requerida en lugares sin oxígeno para mantener un equilibrio bioquímico. No obstante, ha crecido la preocupación por saber si las arqueas pueden ser patógenas porque, aunque ninguna especie es reconocida como un agente causal de enfermedades, comparten algunas características con los agentes patógenos que conocemos, lo cual nos puede dar una idea del potencial que tienen. No perdamos de vista que tienen acceso al huésped, la capacidad de colonizarlo y la habilidad de coexistir con otros microorganismos.
Además de la posible implicación en enfermedades inflamatorias, las arqueas metanogénicas favorecen el crecimiento de bacterias patógenas y, por lo tanto, muy probablemente estén involucradas indirectamente en el desarrollo de enfermedades.
El metano llega a la atmósfera
Las arqueas metanogénicas también forman parte de la microbiota de plantas y animales, como en los rumiantes, que producen metano como uno de los productos de la fermentación que ocurre en el rumen de su tracto gastrointestinal; al no poder degradarlo, éste termina en la atmósfera a través de los eructos, los gases gastrointestinales y la respiración de los organismos.
La emisión de metano, además de implicar una pérdida de energía para estos animales, es considerado como el gas de efecto invernadero con mayor potencial de calentamiento global, pues a pesar de tener una vida más corta, es más eficaz para retener el calor dentro de la atmósfera, incluso más que el CO2.
Si algo nos han mostrado las arqueas es que tienen grandes misterios por develar. En particular los metanógenos pues, aunque son importantes miembros de la microbiota, falta dilucidar el papel exacto que juegan en la salud y enfermedad de los humanos; si hay alguna arquea patógena es probable que utilice mecanismos distintos a los que conocemos.
Ruth Itzel Torres Torres
Bióloga por la Facultad de Ciencias UNAM, educadora ambiental y divulgadora de la ciencia en formación. Apasionada por compartir el conocimiento acerca de la vida.
Referencias
Bang, C., y Schmitz, R. A., “Archaea: forgotten players in the microbiome”, Emerging Topics in Life Sciences, 2(4), 2018, pp. 459-468.
De Macario, E. C., y Macario, A. J., “Methanogenic archaea in health and disease: a novel paradigm of microbial pathogenesis”, International Journal of Medical Microbiology, 299(2), 2009, pp. 99-108.
Eckburg, P. B., Lepp, P. W., y Relman, D. A., “Archaea and their potential role in human disease”, Infection and immunity, 71(2), 2003, pp.591-596.
Granehäll, L., Huang, K. D., Tett, A., Manghi, P., Paladin, A., O’Sullivan, N., y Maixner, F., “Metagenomic analysis of ancient dental calculus reveals unexplored diversity of oral archaeal Methanobrevibacter”, Microbiome, 9, 2021, pp. 1-18.
Guarner, F., “Microbiota intestinal y enfermedades inflamatorias del intestino”, Gastroenterología y hepatología, 34(3), 2011, pp. 147-154.
Lurie-Weinberger, M. N., y Gophna, U., “Archaea in and on the human body: health implications and future directions”, PLoS pathogens, 11(6), 2015, e1004833.
Mohammadzadeh, R., Mahnert, A., Duller, S., y Moissl-Eichinger, C., “Archaeal key-residents within the human microbiome: characteristics, interactions and involvement in health and disease”, Current Opinion in Microbiology, 67, 2022, pp. 102146.
Moissl-Eichinger, C., Pausan, M., Taffner, J., Berg, G., Bang, C., & Schmitz, R. A., “Archaea are interactive components of complex microbiomes”, Trends in microbiology, 26(1), 2018, pp. 70-85.
US EPA, O., “Emisiones de metano”, 26 de marzo de 2021
Uzcátegui, O., “Microbioma humano”,Revista de Obstetricia y Ginecología de Venezuela, 76(1), 2016, pp. 1-3.
Agradezco la información 🧐 Itzel