6.6: Estudio 5- Transferencia Génica Horizontal (HGT) entre grupos bacterianos y su efecto sobre la resistencia a antibióticos

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Un estudio de Hehemann et al. [3] descubrió un gen específico que digiere un tipo de carbohidrato sulfonado que solo se encuentra en envolturas de sushi de algas marinas. Este gen se encuentra en los microbios intestinales de los japoneses pero no en los norteamericanos. El estudio concluyó que este gen específico se ha transferido en algún momento de la historia de las algas mismas a las bacterias que viven en él y luego al microbioma intestinal de una persona japonesa por transferencia génica horizontal. Este estudio también sugiere que, aunque algún grupo bacteriano pueda vivir en nuestro intestino durante toda nuestra vida, pueden obtener nuevas funcionalidades a lo largo de nuestra vida al recoger nuevos genes dependiendo del tipo de alimento que comamos.

En esta dirección, un estudio en el Laboratorio de Alm investigó alrededor de 2000 genomas bacterianos publicados en [1] con el objetivo de detectar genes que son 100% similares pero que pertenecen a bacterias en diferentes grupos taxonómicos. Cualquier gen que sea exactamente el mismo entre diferentes grupos bacterianos indicaría un evento de transferencia génica horizontal. En este estudio, se descubrieron alrededor de 100000 casos de este tipo.

Al observar ambientes específicos, se descubrió que las bacterias aisladas de los humanos comparten genes principalmente con otras bacterias aisladas de sitios humanos. Si nos enfocamos en sitios más específicos, vemos que los genomas bacterianos aislados del intestino humano comparten genes principalmente con otras bacterias que están aisladas del intestino, y los genomas bacterianos aislados de piel humana comparten genes principalmente con otros aislados de piel humana. Este hallazgo sugiere que independientemente de la filogenia de los grupos bacterianos, la ecología es el factor más importante que determina la cantidad de instancias de transferencia génica entre grupos bacterianos.

En la Figura 6.9, vemos que entre diferentes grupos bacterianos tomados de humanos que tienen al menos 3% de distancia del gen 16S, hay alrededor de 23% de probabilidad de que compartan un gen idéntico en su genoma. Además, hay más del 40% de probabilidad de que compartan un gen idéntico si también se muestrean del mismo sitio.

Por otro lado, la Figura 6.10 muestra que la geografía es una influencia débil en la transferencia génica horizontal. Las poblaciones bacterianas muestreadas del mismo continente y diferentes continentes tuvieron poca diferencia en cuanto a la cantidad de transferencia genética horizontal detectada.

La Figura 6.11 muestra una matriz codificada por colores de los niveles de HGT entre diversos entornos humanos y no humanos; el triángulo superior derecho representa la cantidad de transferencias de genes horizontales y el triángulo inferior izquierdo que muestra el porcentaje de genes de resistencia a antibióticos (AR) entre los genes transferidos. En la esquina superior derecha, vemos que existe un ligero exceso de instancias de HGT entre microbioma humano y muestras bacterianas tomadas de animales de granja. Y cuando miramos los porcentajes correspondientes de genes de resistencia a antibióticos, vemos que más del 60% de las transferencias son genes AR. Este resultado muestra el efecto directo de la alimentación de antibióticos subterapéuticos al ganado sobre la aparición de genes de resistencia a antibióticos en las poblaciones bacterianas que viven en el intestino humano.