Biologia de los microorganismos (1219)

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742 E C O L O G Í A M I C R O B I A N A Y M I C R O B I O L O G Í A A M B I E N T A L
Importancia para la salud humana
En otros tiempos se pensaba que la comunidad microbiana 
intestinal del ser humano sano consistía en microorganis-
mos que eran meros comensales, pero ahora sabemos que esta 
comunidad es importante en las primeras etapas del desarrollo, 
y para la salud general y la predisposición a enfermar.
El descubrimiento de que los componentes de la microbiota 
intestinal funcionan como mutualistas que desempeñan un 
papel esencial en la salud humana, ha impulsado dos grandes 
programas internacionales de investigación. Uno, establecido 
en los Estados Unidos, es el llamado Proyecto del Microbioma 
Humano (HMP, o Human Microbiome Project), y el segundo, 
financiado por la Comisión Europea, es llamado Metagenómica 
del Tracto Intestinal Humano (MetaHIT, o Metagenomics of the 
Human Intestinal Tract). Hasta la fecha, el HMP ha estudiado la 
diversidad microbiana en 250 voluntarios de dos ciudades ame-
ricanas mediante la secuenciación de más de 5.000 muestras 
tomadas en cada sujeto de una a tres veces, y de 15 a 18 partes 
del cuerpo (nueve muestras orales, cuatro de la piel, una nasal, 
una en las heces, tres vaginales). Estos estudios del microbioma 
humano y otros en curso —acerca de su relación con la enfer-
medad, la etnia y la dieta— están coordinados por el Consorcio 
Internacional para el Genoma Humano (International Human 
Genome Consortium). Algunas de las principales cuestiones 
planteadas por estos proyectos son: (1) ¿Existe un núcleo cen-
tral del microbioma humano que sea compartido por todos los 
individuos? (2) ¿Existe alguna correlación entre la estructura de 
la población microbiana y el genotipo del hospedador? (3) ¿Las 
diferencias en el microbioma humano están correlacionadas con 
diferencias en la salud humana? (4) ¿Son importantes las dife-
rencias en la abundancia relativa de las diferentes bacterias?
Los estudios del microbioma humano basados en inves-
tigaciones de la microbiota intestinal que emplean el análisis 
metagenómico y la secuenciación de los genes 16S rRNA han 
demostrado que la diversidad entre personas distintas es tan 
grande que ninguna especie microbiana se encuentra en gran 
abundancia en todos los individuos. Los parecidos entre indi-
viduos son más evidentes en niveles taxonómicos bacterianos 
superiores (tales como filos) y en la distribución de genes con 
una función similar en la comunidad intestinal. Los posibles 
beneficios de estos análisis para la medicina clínica incluyen 
el desarrollo de biomarcadores para predecir la predisposición 
a enfermedades específicas, el diseño de medicamentos que 
tienen como objetivo miembros específicos de la comunidad 
microbiana intestinal, terapias personalizadas y probióticos a 
medida (  Sección 23.4).
La comunidad microbiana del intestino humano
Los humanos somos animales omnívoros y monogástricos 
(Figura 22.27). En el duodeno humano, la comida ingerida que 
baja del estómago es mezclada con bilis, bicarbonato y enzimas 
digestivas. De 1-4 h después de la ingestión, la comida alcanza 
el intestino grueso, y para entonces el pH es prácticamente neu-
tro y la cantidad de bacterias ha aumentado de 104/g a 108/g 
(Figura 22.32). Tanto el hospedador como sus microorganismos 
intestinales comparten los nutrientes fácilmente digeribles. El 
intestino grueso es el área más intensamente colonizada del 
tracto gastrointestinal, y contiene 1011-1012 células bacterianas 
por gramo.
Protistas y hongos del rumen
Además de grandes poblaciones de procariotas, el rumen 
contiene poblaciones características de protistas ciliados 
(Capítulo 17), presentes con densidades de 106 células/ml. 
Muchos de estos protistas son anaerobios estrictos, una pro-
piedad rara entre los eucariotas. Aunque estos protistas no 
son esenciales para la fermentación en el rumen, contribu-
yen al proceso en su conjunto. De hecho, algunos protistas 
son capaces de hidrolizar la celulosa y el almidón, y fermen-
tan la glucosa produciendo los mismos VFAs que las bacte-
rias que fermentan la celulosa (Figura 22.29 y Tabla 22.2). Los 
protistas del rumen también consumen bacterias del rumen 
y otros protistas más pequeños, y probablemente desempe-
ñan la función de controlar las densidades bacterianas en el 
rumen. Ha sido observada una interacción comensal intere-
sante entre protistas del rumen que producen VFAs y H
2
 y 
bacterias metanógenas que consumen H
2
 y producen CH
4
. 
Gracias a la autofluorescencia de sus células (   Sección 
13.20), los metanógenos son fácilmente observados en el 
fluido del rumen que rodea la superficie de los protistas que 
producen H
2
.
También viven en el rumen hongos anaerobios, y tienen su 
función en los procesos digestivos. Los hongos del rumen son 
típicamente especies que alternan entre la forma flagelada y de 
talo, y los estudios en cultivo puro han mostrado que pueden 
fermentar la celulosa a VFAs. Neocallimastix, por ejemplo, es 
un hongo anaerobio estricto que fermenta la glucosa a formiato, 
acetato, lactato, etanol, CO
2
 y H
2
. Aunque es un eucariota, este 
hongo no tiene mitocondrias ni citocromos y esto le obliga a 
vivir una existencia fermentativa. Sin embargo, las células de 
Neocallimastix contienen un orgánulo redox llamado el hidro-
genosoma; este análogo mitocondrial produce H
2
 y no ha sido 
encontrado más que en algunos protistas anaerobios (  Sec-
ción 2.21).
Los hongos del rumen desempeñan un papel importante en 
la degradación de los polisacáridos diferentes de la celulosa, 
incluyendo la solubilización parcial de la lignina (el agente que 
refuerza las paredes celulares de las plantas leñosas), la hemice-
lulosa (un derivado de la celulosa que contiene pentosas y otros 
azúcares) y la pectina.
MINIRREVISIÓN
 ¿Qué condiciones físicas y químicas predominan en el rumen?
 ¿Qué son los VFAs y cuál es su valor para los rumiantes?
 ¿Por qué el metabolismo de Streptococcus bovis es un tema 
importante para la nutrición de los rumiantes?
22.8 El microbioma humano
El microbioma humano comprende todas las partes del cuerpo 
humano habitadas por microorganismos. Entre estas partes se 
incluyen la boca, las cavidades nasales, la garganta, el estó-
mago, el intestino, el tracto urogenital y la piel (  Seccio-
nes 23.1-23.5). Se estima que el número de microorganismos 
en el microbioma humano es de, aproximadamente, 1014, que 
es diez veces más que el número total de células humanas de 
una persona.
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