Dr. José Prisco Palma Nicolás

Universidad Autónoma de Nuevo León. Facultad de Medicina, Departamento de Microbiología. Ave. Francisco I. Madero y Dr. Eduardo Aguirre Pequeño s/n, Col. Mitras Centro. C.P. 64460, Monterrey, Nuevo León, México.

 

Resumen: Cuando nuestros antepasados migraron a través de continentes no viajaron solos. Algunos microorganismos asociados al cuerpo humano también se desplazaron con ellos y, generación tras generación, acumularon cambios en sus genomas. Miles de años después, esas diferencias permiten reconstruir parte de nuestra propia historia. Helicobacter pylori ofrece uno de los ejemplos más extraordinarios: sus poblaciones conservan señales de antiguas migraciones humanas, desde la salida de África hasta movimientos poblacionales mucho más recientes. Mycobacterium tuberculosis muestra otra forma de asociación prolongada, relacionada no solo con nuestros desplazamientos, sino también con cambios en la densidad y organización de las sociedades humanas. Incluso algunos integrantes de la microbiota intestinal presentan patrones compatibles con historias evolutivas compartidas. Estos hallazgos revelan una perspectiva inesperada: parte de la historia de la humanidad también permanece escrita en los genomas de los microorganismos que nos acompañaron.

Palabras clave: evolución microbiana; migraciones humanas; Helicobacter pylori; Mycobacterium tuberculosis; microbiota.

Introducción

Cuando imaginamos a los primeros grupos de Homo sapiens desplazándose fuera de África, solemos pensar en personas llevando herramientas, alimentos y conocimientos que pasarían de una generación a otra. Con el tiempo, sus descendientes alcanzarían prácticamente todos los ambientes habitables del planeta. Aquellos viajeros transportaban, sin embargo, algo que difícilmente podrían haber imaginado: un universo microscópico que también participaría en el viaje.

Nuestro cuerpo alberga comunidades de microorganismos y también puede mantener durante largos periodos determinadas infecciones. Algunos microorganismos pasan de una persona a otra dentro de familias y comunidades; otros dependen estrechamente de nosotros para sobrevivir o transmitirse. Si una población humana se separa de otra y permanece relativamente aislada durante generaciones, sus microorganismos también pueden acumular diferencias genéticas. Mucho tiempo después, comparar esos genomas puede revelar algo sorprendente: la historia de una bacteria puede conservar fragmentos de la historia de sus hospedadores.

No significa que todos nuestros microorganismos hayan evolucionado junto con nosotros ni que sus árboles genealógicos reproduzcan perfectamente los nuestros. Migraciones, contactos entre poblaciones, cambios ambientales y nuevas adquisiciones microbianas complican considerablemente esa historia. Pero existen casos en los que la correspondencia resulta extraordinaria. Uno de los mejores se encuentra en un lugar inesperado: el estómago.

Un archivo histórico en el estómago

Helicobacter pylori es una bacteria capaz de colonizar durante décadas la mucosa gástrica humana. Actualmente la conocemos principalmente porque puede causar gastritis y úlcera péptica y porque determinadas infecciones incrementan el riesgo de cáncer gástrico. Pero su genoma cuenta otra historia.

Cuando los investigadores comenzaron a comparar cepas de H. pylori procedentes de diferentes regiones del planeta encontraron poblaciones bacterianas con distribuciones geográficas características. Su diversidad genética permitía reconocer señales relacionadas con migraciones humanas tan diferentes como la expansión bantú en África, el poblamiento de América, los movimientos neolíticos hacia Europa e incluso desplazamientos asociados siglos después con la expansión colonial europea y el comercio transatlántico de esclavos (Falush et al., 2003).

La coincidencia se volvió todavía más interesante cuando se comparó directamente la diversidad genética humana con la bacteriana. Ambas disminuyen conforme aumenta la distancia respecto del este de África. Modelos poblacionales indicaron que H. pylori probablemente ya estaba asociado con los humanos antes de algunas de las grandes migraciones fuera de África y que posteriormente se dispersó junto con ellos (Linz et al., 2007). La bacteria había realizado, en cierta manera, el mismo viaje.

Esto convierte a H. pylori en algo más que un microorganismo de interés médico. Sus genes funcionan como una especie de archivo biológico de encuentros y separaciones humanas. Cuando dos poblaciones se encontraron, sus bacterias también pudieron encontrarse y recombinarse; cuando permanecieron separadas, determinadas poblaciones bacterianas conservaron características distintivas.

Y disponemos de una fotografía excepcional de ese proceso tomada hace más de cinco mil años.

Ötzi no viajaba solo

En 1991 apareció entre los hielos de los Alpes el cuerpo naturalmente momificado de un hombre que había vivido durante la Edad del Cobre. Conocido popularmente como Ötzi, el “hombre de hielo”, sus restos proporcionaron una oportunidad extraordinaria para estudiar directamente a un europeo de hace aproximadamente 5,300 años.

Décadas después de su descubrimiento, los investigadores consiguieron recuperar ADN de H. pylori de su contenido gástrico y reconstruir gran parte del genoma de la bacteria. El resultado fue inesperado. La población europea actual de H. pylori posee componentes ancestrales relacionados con poblaciones bacterianas africanas y asiáticas, pero la cepa encontrada en Ötzi estaba mucho más estrechamente relacionada con el componente de origen asiático. Esto sugirió que una parte importante de la mezcla bacteriana que caracteriza actualmente a Europa ocurrió después de que aquel hombre muriera (Maixner et al., 2016). El hallazgo es fascinante porque une dos escalas temporales. Podemos inferir migraciones antiguas estudiando bacterias actuales y, ocasionalmente, comprobar parte de esas reconstrucciones recuperando directamente microorganismos que acompañaron a personas que vivieron hace miles de años. Ötzi conservó sus herramientas, su ropa, su ADN y hasta el contenido de su última comida. Pero también conservó uno de sus compañeros microscópicos de viaje.

Otro viajero, una historia diferente

Mycobacterium tuberculosis, principal agente causal de la tuberculosis humana, ofrece un segundo ejemplo, aunque bastante más complejo.

A diferencia de H. pylori, no hablamos aquí simplemente de una bacteria que puede permanecer durante décadas asociada a la mucosa de una gran proporción de la población humana. M. tuberculosis es un patógeno especializado cuya persistencia evolutiva depende de transmitirse entre personas. Nuestra historia demográfica, por tanto, también modifica las oportunidades disponibles para el microorganismo. El análisis de genomas pertenecientes al complejo M. tuberculosis ha revelado linajes con una marcada estructura geográfica. Un influyente estudio propuso que el ancestro del complejo acompañó antiguas expansiones de humanos modernos desde África y que posteriormente experimentó una importante expansión asociada con el aumento de la densidad de las poblaciones humanas durante el Neolítico (Comas et al., 2013).

La cronología profunda de esta relación continúa siendo investigada y los modelos evolutivos se han refinado a medida que aumentan los genomas modernos y antiguos disponibles. Por ello, no debemos imaginar una reconstrucción perfectamente resuelta en la que cada migración humana tenga exactamente su equivalente bacteriano. Lo importante es otra cosa: la evolución de la tuberculosis no puede entenderse completamente sin considerar la evolución demográfica y social de sus hospedadores.

Un pequeño grupo humano disperso proporciona oportunidades de transmisión diferentes de las que posteriormente ofrecerían aldeas, ciudades, rutas comerciales o grandes concentraciones urbanas. Nosotros modificamos nuestros asentamientos, aumentamos nuestra densidad poblacional y conectamos continentes; las condiciones ecológicas del patógeno cambiaron con nosotros. La historia humana también se convirtió en parte del ambiente de M. tuberculosis.

Viajar juntos no significa vivir en paz

Hablar de microorganismos que “viajaron con nosotros” puede producir una impresión equivocada. Una relación evolutiva prolongada no significa necesariamente que microorganismo y hospedador hayan desarrollado una convivencia beneficiosa.

Tampoco codispersión, codiversificación, coadaptación y coevolución significan exactamente lo mismo. Dos organismos pueden desplazarse juntos y acumular historias geográficas relacionadas sin que cada cambio evolutivo de uno haya sido provocado por el otro. Hablar estrictamente de coevolución requiere demostrar cambios evolutivos recíprocos entre ambos participantes.

Esta distinción resulta particularmente importante cuando hablamos de patógenos. La evolución no persigue que microorganismos y hospedadores terminen viviendo pacíficamente. Si una característica permite a un microorganismo persistir y transmitirse eficazmente, puede mantenerse incluso cuando ocasione enfermedad.

Por eso H. pylori y M. tuberculosis resultan ejemplos complementarios, pero no equivalentes. Ambos contienen información relacionada con nuestra historia, aunque sus formas de asociación con nosotros sean profundamente diferentes.

No fueron los únicos pasajeros

La historia se vuelve todavía más interesante cuando dejamos de mirar exclusivamente a los patógenos.

El desarrollo de la metagenómica permite estudiar simultáneamente enormes cantidades de ADN procedente de las comunidades microbianas intestinales. Al comparar genomas humanos con microorganismos obtenidos de personas de África, Asia y Europa, Suzuki y colaboradores encontraron que determinadas especies de la microbiota presentaban patrones compatibles con codiversificación entre poblaciones humanas y algunas de sus bacterias intestinales (Suzuki et al., 2022).

Algunas de las especies que mostraban las señales más fuertes poseían características compatibles con una elevada dependencia del hospedador, como menor capacidad para sobrevivir fuera del ambiente intestinal. Esto plantea una posibilidad fascinante: ciertas relaciones entre humanos y microorganismos intestinales podrían haber persistido durante numerosas generaciones.

Pero también aquí conviene evitar una historia excesivamente perfecta. La composición de la microbiota cambia con dieta, ambiente, convivencia, migraciones y formas de vida; además, trabajos recientes han comenzado a cuestionar qué proporción de las semejanzas entre genealogías humanas y microbianas representa auténtica codiversificación y cuánto puede explicarse simplemente por estructura geográfica. El campo continúa abierto.

Y precisamente eso hace interesante la historia: los microorganismos no son fósiles inmóviles. Son poblaciones vivas que continúan evolucionando, mezclándose y desplazándose con nosotros.

Una segunda historia de la humanidad

Durante mucho tiempo reconstruimos nuestro pasado principalmente mediante aquello que nuestros antepasados dejaron atrás: herramientas, cerámica, construcciones, enterramientos y restos óseos. La genética añadió posteriormente otra fuente extraordinaria de información. Nuestro ADN conserva huellas de antiguas separaciones, migraciones y encuentros entre poblaciones.

Ahora sabemos que existe otro archivo.

Los microorganismos que habitaron nuestros cuerpos también poseen genealogías. Algunas apenas coinciden con la nuestra; otras conservan señales sorprendentes de antiguos desplazamientos humanos. H. pylori puede revelar encuentros entre poblaciones ocurridos hace miles de años. M. tuberculosis nos recuerda que la historia de un patógeno depende también de cómo crecen y se organizan las sociedades que infecta. Algunas bacterias intestinales sugieren relaciones que podrían haberse transmitido durante numerosas generaciones.

No podemos reconstruir la historia humana simplemente leyendo el genoma de una bacteria. Pero podemos utilizar esos genomas como documentos complementarios que aportan una perspectiva que nuestros propios restos no siempre conservan. Cuando nuestros antepasados atravesaron montañas, desiertos y océanos, llevaron consigo herramientas, historias y genes. También transportaron microorganismos. Algunos desaparecieron; otros fueron sustituidos o se mezclaron con los encontrados durante el camino. Pero algunos continuaron pasando de persona a persona durante generaciones.

Miles de años después, podemos leer parte de aquellos viajes en su ADN.

Nuestra historia no está escrita solamente en nuestros huesos, nuestras culturas o nuestro genoma. Una parte también permanece en los microorganismos que viajaron con nosotros.

 

Referencias

Comas, I., Coscolla, M., Luo, T., Borrell, S., Holt, K. E., Kato-Maeda, M., Parkhill, J., Malla, B., Berg, S., Thwaites, G., Yeboah-Manu, D., Bothamley, G., Mei, J., Wei, L., Bentley, S., Harris, S. R., Niemann, S., Diel, R., Aseffa, A., Gao, Q., Young, D., & Gagneux, S. (2013). Out-of-Africa migration and Neolithic coexpansion of Mycobacterium tuberculosis with modern humans. Nature Genetics, 45(10), 1176–1182. https://doi.org/10.1038/ng.2744

Falush, D., Wirth, T., Linz, B., Pritchard, J. K., Stephens, M., Kidd, M., Blaser, M. J., Graham, D. Y., Vacher, S., Perez-Perez, G. I., Yamaoka, Y., Mégraud, F., Otto, K., Reichard, U., Katzowitsch, E., Wang, X., Achtman, M., & Suerbaum, S. (2003). Traces of human migrations in Helicobacter pylori populations. Science, 299(5612), 1582–1585. https://doi.org/10.1126/science.1080857

Linz, B., Balloux, F., Moodley, Y., Manica, A., Liu, H., Roumagnac, P., Falush, D., Stamer, C., Prugnolle, F., van der Merwe, S. W., Yamaoka, Y., Graham, D. Y., Perez-Trallero, E., Wadström, T., Suerbaum, S., & Achtman, M. (2007). An African origin for the intimate association between humans and Helicobacter pylori. Nature, 445(7130), 915–918. https://doi.org/10.1038/nature05562

Maixner, F., Krause-Kyora, B., Turaev, D., Herbig, A., Hoopmann, M. R., Hallows, J. L., Kusebauch, U., Egarter Vigl, E., Malfertheiner, P., Mégraud, F., O’Sullivan, N., Cipollini, G., Coia, V., Samadelli, M., Engstrand, L., Linz, B., Moritz, R. L., Grimm, R., Krause, J., Nebel, A., Moodley, Y., Rattei, T., & Zink, A. (2016). The 5300-year-old Helicobacter pylori genome of the Iceman. Science, 351(6269), 162–165. https://doi.org/10.1126/science.aad2545

Suzuki, T. A., Fitzstevens, J. L., Schmidt, V. T., Enav, H., Huus, K. E., Mbong Ngwese, M., Grießhammer, A., Pfleiderer, A., Adegbite, B. R., Zinsou, J. F., Esen, M., Velavan, T. P., Adegnika, A. A., Song, L. H., Spector, T. D., Muehlbauer, A. L., Marchi, N., Kang, H., Maier, L., Blekhman, R., Ségurel, L., Ko, G., Youngblut, N. D., Kremsner, P., & Ley, R. E. (2022). Codiversification of gut microbiota with humans. Science, 377(6612), 1328–1332. https://doi.org/10.1126/science.abm7759