La especie humana, en su afán por definir y ordenar todo lo que tenemos a nuestro alrededor, desarrolló a mediados del siglo XVIII un sistema de clasificación de los seres vivos, universalmente aceptado por la comunidad científica, basado en los trabajos del naturalista sueco Carlos Linneo, y en concreto en su obra escrita en latín, Species Plantarum (1753), en la que por primera vez se definían los seres vivos con «un nombre y un apellido», ambos en esta lengua clásica, usando un sistema jerárquico que agrupaba a estos seres en especies, géneros, familias, y así sucesivamente hasta llegar a los tres dominios que engloban a todos los seres vivos que conocemos en el planeta Tierra.
Estos tres dominios de la vida son los eucariotas (donde se engloban los animales, plantas, hongos, protozoos y otros seres vivos cuyas células poseen un núcleo que contiene su material genético, los cromosomas, separados del resto de la célula), las bacterias (que engloba a estos otros seres vivos, microscópicos, cuyo material genético no está confinado en un núcleo celular), y las arqueas (que engloba otro tipo de microorganismos, estructuralmente parecidos a las bacterias, pero sin parentesco, y que normalmente están asociados a ecosistemas extremos, como fuentes termales, salinas, manantiales volcánicos ácidos, etc.).
Según esta clasificación universal, nuestra especie es Homo sapiens, y nuestras dos especies más cercanas en el planeta son el chimpancé (Pan troglodytes) y el bonobo (Pan paniscus), con quienes compartimos más del 98% de nuestros genes, y que aún viven en el hogar primigenio de nuestra especie, el África ecuatorial.
Sin embargo, esta definición como Homo sapiens es una simplificación muy extrema de la realidad de los seres humanos, ya que asume que como animales que somos, todas nuestras células poseen el mismo material genético, que, expresado de formas diferentes, da lugar a neuronas, células epiteliales, células musculares y de otros muchos tipos, que una vez organizadas en tejidos y en órganos constituyen nuestro cuerpo humano.
Sin embargo, la realidad es muy distinta, ya que, en un cuerpo humano, solamente el 10% de las células presentes (en torno a 10.000.000.000.000, diez billones) son humanas (células animales que poseen el material genético de la especie Homo sapiens). El 90% restante de las células de un cuerpo humano son bacterias (junto con unas pocas arqueas y levaduras), pertenecientes a alrededor de un millar de especies distintas, y que además varían en parte entre las diferentes personas. Estos otros seres vivos que nos acompañan desde que nacemos y que, de hecho, son una parte inseparable de nuestro cuerpo, constituyen nuestra microbiota. Cuando esta microbiota saludable se altera y hay un sobrecrecimiento de especies bacterianas (o fúngicas) no beneficiosas (o incluso patógenas), hablamos de un estado de microbiota alterada o disbiosis.
La mayor parte de la microbiota humana está presente en el tubo digestivo, con menores poblaciones en el resto del cuerpo (piel, vagina, oído externo, fosas nasales, boca, etc.). Y dentro del tubo digestivo, los números son exageradamente elevados sobre todo en el colon, donde hay en torno a 1.000.000.000.000 células bacterianas por gramo de contenido fecal. Este hecho implica que a pesar de que el material genético de las células humanas comprende unos 25.000 genes, en realidad, el cuerpo humano contiene en conjunto más de 2 millones de genes diferentes, la inmensa mayoría de ellos procedentes de nuestra microbiota inseparable.
El papel que juega esta microbiota en el funcionamiento normal del cuerpo humano es crucial, ya que nos permite defendernos de agresiones por bacterias y hongos patógenos, por ejemplo, a nivel de las mucosas (vagina, nariz, boca), donde nuestra microbiota nativa segrega compuestos químicos (entre ellos agua oxigenada) y pequeñas proteínas que matan a otros microorganismos no deseados (como levaduras y otros tipos de hongos, pero también bacterias patógenas).
En la piel, algunas bacterias de la microbiota humana procesan el sebo que segregan nuestras glándulas sebáceas, liberando ácidos grasos libres que mantienen ácido el pH de este órgano, impidiendo la colonización y el sobrecrecimiento de bacterias patógenas que podrían causar infecciones en nuestra superficie corporal.
Pero los mayores beneficios derivados de la microbiota para un animal como el ser humano provienen de la microbiota intestinal, debido al enorme número de bacterias que la integran, y a su gran diversidad genética, asociada por tanto a una gran diversidad funcional. Nuestras bacterias de la microbiota intestinal, específicamente las que habitan nuestro colon, nos proporcionan vitaminas esenciales para el funcionamiento de nuestro cuerpo, como la vitamina K (necesaria para mantener óptimos los procesos de coagulación), o la vitamina B12 (imprescindible para formar por ejemplo glóbulos rojos, pero también para generar los elementos con los que se crea nuestro ADN).
Vitaminas aparte, las bacterias de nuestra microbiota intestinal también generan varios tipos de neurotransmisores (como el gamma-aminobutirato, la dopamina, la serotonina o la noradrenalina), que absorbemos desde el intestino a nuestro sistema nervioso, vía el nervio vago, llegando así al líquido cefalorraquídeo, donde modulan nuestro estado de ánimo, y cuya alteración puede incluso dar lugar a diversos desórdenes neurológicos, como depresión o ansiedad. Este eje intestino-cerebro se estudia actualmente para desarrollar cepas bacterianas probióticas que sean de ayuda para prevenir o tratar varios desórdenes neurológicos.
Además, la presencia constante de nuestra microbiota intestinal, que nos acompaña y va evolucionando como ecosistema desde el nacimiento, establece una comunicación estrecha con el resto de nuestro sistema digestivo y ayuda a que éste madure y se mantenga saludable. En este sentido, los trabajos pioneros de uno de los galardonados con los Premios Princesa de Asturias 2023, el profesor Jeffrey I. Gordon, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en San Luis (EEUU), hace ya varias décadas, pusieron de manifiesto la importancia que tienen las bacterias de la microbiota intestinal en la maduración del tubo digestivo, en los procesos de digestión de alimentos, y en la regulación de la producción y almacenamiento de energía en nuestro cuerpo.
Los trabajos del Prof. Gordon permitieron identificar especies bacterianas cruciales que son necesarias para establecer la estructura celular madura del tubo digestivo, tras el fin del periodo de lactancia en el bebé, explicando cómo estas bacterias y las células animales que forman nuestro intestino establecen una comunicación estrecha que beneficia a ambas.
Así, sus trabajos explicaron por primera vez cómo las bacterias de la microbiota intestinal ayudan a digerir complejos polisacáridos (cadenas de azúcares diferentes a la glucosa) de origen vegetal presentes en nuestra dieta (como fibras prebióticas), gracias a su enorme diversidad en enzimas de digestión de nutrientes. La microbiota genera así en el tubo digestivo, como productos finales de esa fermentación bacteriana, ácidos grasos de cadena corta (acetato, propionato y butirato) que son compuestos químicos usados como principal alimento por nuestras células intestinales, pero que también son enviados al hígado y otros tejidos para formar finalmente lípidos de reserva que se almacenarán en nuestro tejido adiposo.
En respuesta a esa producción de compuestos energéticos por parte de la microbiota intestinal, los trabajos del Prof. Gordon demostraron que nuestras células animales intestinales son capaces de producir azúcares especiales que serán utilizados por nuestros acompañantes bacterianos del tubo digestivo en épocas en las que la dieta carezca de sus fibras vegetales preferidas, evitando así la muerte de estas bacterias beneficiosas, y asegurándonos que colonizan de forma permanente el tubo digestivo a lo largo de nuestra vida.
Hoy día está aceptado que una buena producción intestinal de estos ácidos grasos de cadena corta es esencial además para mantener el tubo digestivo impermeable al paso a sangre de bacterias intestinales (beneficiosas o no), evitando así estados proinflamatorios, entre otras muchas acciones beneficiosas de estos compuestos de origen microbiano, como la prevención del cáncer de colon en personas con un aporte habitual de alimentos de origen vegetal con fibras prebióticas en su composición, como la mayoría de verduras (puerro, cebolla, ajo, col, brécol, etc.) y frutas (plátano, cítricos, etc.).
Los trabajos del Prof. Gordon profundizaron en esta relación energética entre la microbiota intestinal y el resto del cuerpo humano, descubriendo que el tipo de dieta que tiene una persona modula la composición de nuestra microbiota intestinal, de forma que la composición a nivel de tipos bacterianos puede dividirse entre microbiota asociada a individuos obesos (abundancia de un tipo de bacterias perteneciente al grupo de los Firmicutes) y microbiota asociada a individuos delgados (mayor abundancia del grupo de los Bacteroidetes).
Más aún, sus trabajos de trasplante de microbiota fecal desde ratones obesos hacia ratones delgados libres de microbiota permitió demostrar que manteniendo la misma dieta, estos ratones delgados trasplantados pasaban a almacenar más grasas corporal y a tener finalmente obesidad. La explicación científica de este hecho es que la microbiota intestinal de individuos obesos está integrada por especies bacterianas que consiguen digerir mejor los alimentos, extrayendo de ellos más energía, que el cuerpo absorbe y luego almacena como grasa. Si estos ratones obesos se alimentan con una dieta ilimitada rica en fibras vegetales, la composición de su microbiota intestinal cambiaba y se volvían delgados.
Estos trabajos que ponen de manifiesto la importancia para la salud de una alta ingesta de fibras vegetales prebióticas se pudieron desarrollar gracias a la puesta a punto por el equipo del Prof. Gordon de técnicas de trasplante fecal entre roedores, innovadoras en su época, y que posteriormente se aplicaron en medicina humana. Estos experimentos incluyeron el uso de ratones libres de microbiota, para poder estudiar así las funciones ejercidas por especies bacterianas individuales o mezclas de varias bacterias, y estudiar así sus efectos concretos en el funcionamiento y maduración del tubo digestivo, algo imposible de realizar hasta la época.
En los últimos años, el Prof. Gordon ha centrado sus trabajos en entender cómo cambia la microbiota intestinal en los niños que sufren malnutrición, y cómo se puede modular esta microbiota mediante bacterias probióticas específicas para incrementar el aprovechamiento energético de los alimentos específicos (enriquecidos en fibras prebióticas vegetales) que reciben estos niños, mejorando así su estado de salud y dejando atrás la malnutrición. En ratones malnutridos, el trasplante fecal desde ratones sanos mejora el estado nutritivo de estos animales antes enfermos.
Finalmente, el Prof. Gordon ha sido uno de los actores clave en el Proyecto Microbioma Humano (HMP), con una financiación pública de más de 100 millones de dólares y la participación de varias universidades de EEUU, para estudiar la composición a nivel de especies, genes, proteínas y compuestos químicos (de origen bacteriano) de cinco diferentes microbiotas humanas (piel, colon, vagina, nariz y boca), con el objetivo de comprender la importancia de estas comunidades bacterianas en el funcionamiento del cuerpo humano y en la aparición o prevención de diversas enfermedades.
Dr. Felipe Lombó, profesor e investigador del grupo BIONUC (Biotecnología de Nutracéuticos y Compuestos Bioactivos).