El microbioma humano


El estudio del microbioma humano, la comunidad de microorganismos y colección de genomas que se encuentran en el cuerpo humano, es una de las áreas de investigación de enorme crecimiento.

El microbioma constituye el conjunto de microorganismos asociados a un hospedero principal. Es una parte integral del superorganismo que integran los microorganismos y el hospedero y éstos han co-evolucionado desde los primeros días de la existencia de la especie humana. La modificación del microbioma, sumado a los cambios en los hábitos sociales y alimentarios del ser humano a lo largo de su historia biológica ha llevado a la emergencia de numerosas enfermedades.

El  organismo humano es, entonces, una red compleja que presenta diez células microbianas para cada célula humana. Particularmente, el microbioma intestinal constituye una comunidad taxonómicamente compleja y ecológicamente dinámica e influye en el desarrollo, la maduración y la regulación, estimulación y supresión del sistema inmune.

El microbioma forma parte integral del sistema gastrointestinal, puesto que un intestino maduro y completamente funcional no se debe únicamente al tejido del hospedero sino además del metabolismo del microbioma, que interactúa y protege  las superficies intestinales manteniendo la homeostasis.

grafico microbiomaEsquema del superorganismo humano señalando las poblaciones microbianas según la región corporal (a), la variación en el número de acuerdo al género en el microbioma intestinal (b) y los géneros dominantes según la región del intestinjo (c). (Bahktiar et al., 2014).

El  microbioma humano ha definido en conjunto no solo al sistema inmunológico con el cual convive, sino que también forma parte integral de procesos fundamentales como la producción de vitaminas, la digestión, la homeostasis energética, la integridad de la barrera intestinal y la angiogénesis en el cuerpo humano. El genoma humano carece de los genes que codifiquen para enzimas requeridas para degradar polisacáridos vegetales que habitualmente consumimos, ricos en carbohidratos como xilanos  y pectinas.  Sin embargo, el microbioma provee esta capacidad ya que realiza el metabolismo de sacarosa, glucosa, galactosa, fructosa y manosa.  La fermentación de las fibras y los glicanos requiere la cooperación y asociación de diversos microorganismos. También realizan la conversión de butirato a butiril-CoA; este ácido graso de cadena corta es la principal fuente de energía de los colonocitos, cuyo desarrollo establece una barrera intestinal saludable. Los análisis metagenómicos han demostrado, además, la participación del microbioma en la síntesis esencial de aminoácidos y vitaminas.

Sobre el microbioma, y por lo tanto, sobre la salud del organismo humano, incide fundamentalmente la dieta, así como también otros factores como la forma de vida o el consumo de antibióticos.  Dado que existe una conexión evolutiva con la alteración de este microbioma y la aparicióno el incremento en la incidencia de numerosas enfermedades, es motivo actual de estudio los mecanismos que subyacen a tales anomalías y la forma de atenuar los efectos en lasalud. Entre estos estudios se encuentra el desarrollo de probióticos, prebióticos y sinbióticos sobre los cuales me referiré en otra entrada.

Bibliografía:

Salvucci, E. 2016. Microbiome, Holobiont and the Net of Life. Critical Reviews in Microbiology. 42(3): 485–494. doi: 10.3109/1040841X.2014.962478.

Salvucci, E. 2013. El agotamiento del bioma y sus consecuencias. Acta Biol. Colomb. 18 (1):31 – 42.

Bakhtiar, S.; LeBlanc, JG.; Salvucci, E.; Ali, A.; Martin, R.; Langella, P.; Chatel, JM.; Azevedo, V.; Miyoshi, A.; Bermudez-Humaran, L. 2013. Microbiome in human health and disease. FEMS Microbiology, 342:10–17.

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El microbioma heredado define la salud o la enfermedad


La alimentación de los padres contribuye a la salud de los hijos.

El equilibrio del holobionte humano (el superorganismo formado por organismo hospedero y microorganismos que conviven con él) radica en la completa integración física y metabólica entre los organismos que lo conforman. El estado de salud está definido por la acción del microbioma asociado al ser humano, que participa en la regulación del sistema inmunológico, en la nutrición, en la regulación hormonal, en el correcto funcionamiento del eje cerebro-intestino y en el mantenimiento de la homeostasis de todo el sistema.

microbioma y salud

La pérdida de parte del microbioma a lo largo de la evolución humana, nos ha dejado con un sistema inmune hiperreactivo que ha incrementado la incidencia de enfermedades relacionadas al sistema inmune y a la respuesta inflamatoria. Entre estas enfermedades tiene central atención, las enfermedades inflamatorias intestinales y las alergias, así como también la obesidad y el síndrome metabólico.

Este desequilibrio, y estas enfermedades, suelen tener características en común. La alteración del microbioma normal y una alteración de los niveles de citoquinas y marcadores pro-inflamatorios.

Pero la pregunta central desde hace un tiempo ha sido si el desbalance inmune era un síndrome heredado que provocaba un cambio en el microbioma una vez avanzada determinada enfermedad o si el microbioma alterado provocaba una respuesta inmune exacerbada.

Un reciente trabajo (Agosto 2013) echa luz sobre este aspecto y además refuerza el carácter evolutivo fundamental de la epigenética y la herencia de caracteres adquiridos.

El trabajo de Myles y col. publicado en Journal of Inmunology comienza planteando que  las tasas de enfermedades autoinmunes se han incrementado dramáticamente en la población nacida desde finales de 1980 cuyos padres fueron de los primeros expuestos a dietas con exceso de grasas saturadas y altas calorías. La hipótesis del trabajo es que la exposición a dietas altas en grasa durante la gestación y el desarrollo perinatal temprano podría afectar la respuesta inmune en el futuro.

Exponen un grupo de ratones a dietas altas en grasas y otro grupo a dieta normal. Luego cada grupo es colocado en jaulas de apareamiento. Las crías reciben entonces distintos tratamientos. Algunas continúan con la misma dieta que los padres luego del destete, mientras que otros grupos de crías reciben dietas intercambiadas respecto de sus padres. Se evalúa distintos parámetros y se realizan distintos desafíos para cada grupo que se resumen en la siguiente figura (click para ampliar). En la misma, mayor tamaño de fuente indica mayor intensidad o número de ese parámetro.

myles 2013

Los ratones cuyos padres habían ingerido dieta rica en grasas saturadas (western diet) tuvieron mayor alteración del sistema inmunológico, mayor mortalidad ante infección con E. coli y mayor reactividad inflamatoria local y sistémica. En tanto que aquellas crias cuyos padres recibieron dieta normal presentaron efectos menos intensos. La alteración se debe a herencia epigenética (metilación de histonas asociadas a genes de TLR-2 y LBP) y a la herencia adquirida de un microbioma alterado.

El microbioma heredado “decide” la mayor propensión a enfermedades inflamatorias. Al poner en una misma jaula a crías que provenían de los distintos tratamientos, los efectos heredados se atenúan, reduciéndose en el grupo más reactivo la mortalidad y los efectos inflamatorios, aunque el microbioma resultante es diferente a aquél que presentaba cada grupo por separado.

El trabajo, entre otras cosas, concluye:

myles 2013_2

Hasta aqui el trabajo presentado.

Este trabajo es una evidencia más del carácter fundamental del mecanismo integrativo a lo largo de la evolución. Este organismo integrado (el organismo humano y su microbioma) es un factor heredado, más allá de los genes que determina la existencia y el funcionamiento de todo el sistema. Cambios en la vida de la madre provocan efectos heredables. Caracteres adquiridos son heredados y estos contribuyen dramáticamente a la vida de la progenie. Los genes responden a estos cambios ambientales (el organismo y su milieu, lamarckiano) y son definidos por los cambios ambientales, no como entidades discretas sino como una red compleja conformada por todas las moléculas implicadas que definirán el fenotipo final. En ello la herencia (los genes) será modificada, de acuerdo a innumerables efectos ambientales, por “decisiones” epigenéticas.

La evolución, proceso intrínseco a la vida, debe ser explicada teniendo en cuenta estas contundentes evidencias científicas.

Emiliano Salvucci

Fuente:

Myles IA, Fontecilla NM, Janelsins BM, Vithayathil PJ, Segre JA, Datta SK. Parental dietary fat intake alters offspring microbiome and immunity. J Immunol. 2013 Sep 15;191(6):3200-9. doi: 10.4049/jimmunol.1301057. Epub 2013 Aug 9. (PubMed) (J. Immunol.)

THE HOLOBIONT AND THE BIOME DEPLETION THEORY


This text  is part of a book chapter:
Salvucci.2013. Crohn´s Disease within the Hologenome Paradigm, in “Crohn’s Disease: Classification, Diagnosis and Treatment Options”, Nova Publishers, 2013 (you can find the complete book here)

In 1990, Dr Erika von Mutius compared the rate of allergies in children of Democratic Germany and Federal Germany and she found that, contrary to their initial hypothesis, poor children with low sanitary conditions and rural life had fewer incidences of allergies. By those times, Dr Stachman who was working with hay fever, postulated that a previos viral infection in children could result in higher risk to develop allergies, but the results he found rejected this hypothesis. Population groups that have either been vaccinated or infected with mycobacteria (Bacillus Calmette-Guerin (BCG)) have shown to an association with a reduced risk to develop allergic disorders (Strachan, 1989). Recently, more works support the hypothesis of exposition to mild infections reduces the incidence of atopic diseases.

These researches lead to postulate the Hygiene hypothesis also called the “old friends hypothesis” that considers that the interaction in early life with different microorganisms (Bacteria, Virus, Eukarya) results in a less risk to develop allergies and atopic diseases.

Either by cell number or by genome size the microbiota outnumbers their host. The hologenome theory coined by Zilberg-Rosenberg and Rosenberg (2008) considers that the host and their microbiome constitute a unity, the holobiont. This superorganism is a result of cohabitation of different organism integrated as one, and could be considered a result of symbiopoiesis, or codevelopment of the host and symbiont (Rosenberg and Zilber-Rosenberg, 2011; Gilbert et al. 2010; Rohwer et al., 2002; Margulis and Foster, 1991).  The genetic contribution of the microbiome is more than 100000 genes that provide numerous trials not encoded in our genome (Dumas, 2011).

This evolutionary approach that considers any organism a result of integration with microorganisms has many implications and it is related to the Bioma Depletion Theory (a kind of enlargement of the “hygiene hypothesis”) that considers that human (and all mammals) and their microbiome evolved as a “superorganism” (Kinross et al., 2008; Rook, 2009). The immune system can be seen as an interface with their symbiotic organisms that have co-evolved more than a defense against invading organisms. The widely appreciated medical care in combination with technology, increased the occurence of allergic disorders, autoimmune diseases and left us an over-reactive immune response caused by a loss and separation of our partners, our microbiome that normally interact with our immune system (Figure 1) (Kau et al., 2011; Garn and Renz, 2007).

These partners involve not only the commensal bacteria, but also metazoans “parasites” and millions of virus. Bacteria comprising the microbiome have mobile elements that include plasmids, transposons, integrons, bacteriophages (Jones, 2010) that constitute the mobilome (Siefert, 2009). This genetic pool and the horizontal gene transfer within the microbiome is a key factor of the microbiome activity and constitute the dynamic response to the environment leading to the adaptation of the holobiont. It fuels the adaptive potential of the whole holobiont (Figure 1). The metabolism of microbiome and the host are intertwined constituting an integrated organism. In multicellular eukaryotes, transposition, genome reorganizations, retrovirus extrusion or insertion, etc. must be taking place in the germ line to result in a structural or metabolic change. Somatic cells have an intragenomic dynamics in response to environmental conditions.

me cago en wordpress

Figure 1. The superorganism or holobiont is the result of integration of pre-existing systems: Mobile elements or “mobilome” respond to the environmental factors with dynamic movement between genomes that constitutes a key mechanism for metabolic and structural changes on microbiome. The metabolism of microbiome and the host are intertwined constituting an integrated organism (holobiont). The medical care, use of antibiotics, technology and western way of life, resulted in a change and lost of our microbiome and an increased occurence of autoimmune and metabolic diseases that are related with an immune disbalance (Modified from Salvucci, 2011).

Vannier-Santos and Lenzi (2011) explain that taking into account that organisms identified as “parasites” are almost the 80% of known species and considering that all the theoretical explanation obtained are based on just a little part of the total organisms that exist (Windsor, 1998), we can refer to parasites as cohabitants since this close interaction drives the evolution and existence of the organisms (Vannier-Santos and Lenzi, 2011). Microbes and helmints that normally are understood as parasites have cohabited with their host and they are even greater than the host. If nature is a continuous battle bacteria and parasites should have won a long time ago. Considering that Life exists as a net, as a process (Maturana and Varela, 1999) it is possible to say that no organisms are a free-living specie sensu stricto.

The host and its symbiotic microbiota acts in cooperation (thus cooperation becomes a priority instead of competition). Even when Zilber-Rosenberg and Rosenberg, 2008 suggests that it should be considered a unit of selection in evolution and they remarks that the theory is in agreement with darwinism, the hologenome theory represent a holistic approach that considers each specie or organism as a result of an integration and this mechanism is observed at every level of nature: insertional activities of virus, bacterial, viral and archaeal DNA in eukaryotic genomes, endosymbiotic relationships and holobionts. This paradigm (like symbiogenesis of Merenchovzky and Margulis) contrasts with the observable facts in nature against the individualistic, selfish and economist conception of darwinism.

The hologenome theory and the holistic approaches like the concept of autopoiesis coined by Maturana and Varela (Varela et al., 1974) and Lynn Margulis` endosymbiotic theory (Margulis and Fester, 1991) are related in understanding the evolution of life as integrative processes.  The concept of autopoiesis considers a living system as a dynamic composite entity, a unity as a closed network of productions of components in a way that through interactions in composition and decomposition, the components: a) recursively constituted the same network of production that produced them, and b) specify the extension of the network and constitute operational boundaries that separate it as a dynamic unity in a space defined by elements of the kind of those that compose it (Maturana, 2002). The word autopoiesis connotes the organization of living systems as closed networks of molecular production. The endosymbiotic theory explains the emergence of organelles and nucleus of eukariotyc cells. These theoric frameworks and the hologenome theory explains that the existence of each organism is the consequence of integration of pre-existing organisms (or parts), but the result is more than the sum of the parts. Any organism is the result of an inherent property of autoorgnanization and autopiesis. The genome of each organism is the result of combination of bacterial, virus and eukaryotic DNA. Finally, any organism is the result of the interaction of their own genome with the genome of the organisms that co-evolved with it. In the case of mammals, the principal organism or “host” is the result of integration with their microbiota (constituting the holobiont), and their metabolisms were and are intertwined (as a “superorganism”) along evolution. (Vannier-Santos and Lenzi, 2011; Kau et al., 2009; Tilg and Kaser, 2011; Gazla and Carracedo, 2009; Zilber-Rosenberg and Rosenberg, 2008).

Microbial eukaryotes in the human gut have been studied primarily from a parasitological point of view and are generally considered to impact negatively on human health (Parfrey et al. 2011). Biome depletion theory could explain that these cohabitants were necessary to maintain the homeostasis of the superorganism or holobiont.

Nowadays, several diseases are considered the new epidemics. The incidence of a group of diseases have increased since the industrial era. These are related to a hyperreactive immune system and this unbalance is related to the separation of our partners along the last thousands years. The immune balance was maintained by the microbiota that humans have been losing with modern medicine, new technologies and changes in the way of life.

Autoimmune diseases like type 1 diabetes, artritis, lupus and inflammatory related diseases like infflamatory bowel disease (IBD), diabetes, asthma could be treated with a biome restoring process that could be done by probiotic administration. The genetic background necessary to develop any of these illnesses (intrinsic factors) is directly and closely related and influenced by the metabolism of microbiota (extrinsic factors) (Tilg and Kaser, 2011; Proal et al., 2009).

The importance of Bacteria on health was recognized along the last twenty years. It was observed the healthy status of people from different regions in where there was a high intake of fermented products. The benefits of different foods, that were known for centuries, leaves to the discover of different bacterial strains, mainly, Lactic Acid Bacteria that were postulated, after many studies, as probiotics (Fujimura et al., 2010).

Probiotics are defined today as ‘live microorganisms which, when administered in adequate amounts, confer a beneficial health effect on the host’. They could be bacterial cells like lactic acid bacteria or eukaryotic microorganisms like helminths. A reductionist perspective leads to the study of different strains that could restore or specifically get a benefit. There are several studies related to determine the mechanism and products involved in the benefit that could be ensured by the action of one bacteria strain (Fujimura et al., 2010; Dominguez Bello and Blaser, 2008).

The study of probiotics, since their beginning and nowadays, is directed to use an  specific strain that restores one symptom or disease. The hologenome theory considers us as a superorganism, added it with the biome depletion theory show us that what it is unbalanced is the entire immune system and the reasons of the increase of incidence and the probable therapies, would be analyzed taking account that we need to restore a whole microbiome and not search an specific strain for each disease. Of course, this is impossible because we are now, without those lost partners, a different holobiont. But, what we can do is to change our reductionist and incomplete view and research to know and understand the complete microbiome in each health/disease situation. And with this, try to figure out which are the accurate therapies.

La importancia del microbioma intestinal


Actualmente, los conceptos de sano y normal son muy diferentes a lo que se entiende
para aquel primate que fuimos, dado que nuestro cuerpo opera fuera de los indicadores
fisiológicos que lo constituyeron y estructuraron a los largo de miles de años. Por ejemplo,
nuestro valor normal de 90 mg/dl promedio de glucosa en sangre es diferente al
50 mg/dl de nuestros parientes más cercanos (Behncke, 2004). Sumado a los cambios
en la dieta a lo largo del tiempo, debemos agregar que la industrialización trajo consigo
la proliferación de numerosos alimentos bastante diferentes a nuestra dieta primitiva.
La dieta principal de un primate silvestre, por ejemplo, es baja en calorías pero de óptima
nutrición (frutas y verduras, principalmente). En el caso del ser humano esta dieta
se ha ido modificando sustancialmente. La producción de alimentos a gran escala, el
control tecnológico, la producción de alimentos cada vez más artificiales, el incremento
del consumo de alimentos altos en azúcares, grasas y sodio, constituye lo que se llama
generalmente “una dieta occidental” y que se encuentra relacionada a la modificación
del microbioma y a diversos efectos sobre la salud (Behncke, 2004; Turnbaugh et al.,
2006; Musso et al., 2010).
En años recientes la comunidad científica ha comenzado a comprender la verdadera
dimensión evolutiva, estructural y funcional de los microorganismos asociados a un
hospedero primario, en particular, el hombre. Los cambios anteriormente mencionados
influyeron e influyen continuamente en el ecosistema microbiano asociado al ser humano
y su impacto en la salud y la emergencia de ciertas enfermedades es motivo de
investigación y debate.

LA IMPORTANCIA DEL MICROBIOMA

El cuerpo humano es el resultado de la integración de su estructura definida en su genoma
y de la convivencia con millones de microorganismos a lo largo de miles de años
de su historia evolutiva. Estos microorganismos asociados, constituyen el microbioma
humano (Lederberg y McCray, 2001). Si bien el concepto de microbioma surgió definiendo
al genoma colectivo de los microbios asociados a un hospedero (microbiota),
este término puede extenderse como sinónimo de la microbiota porque “bioma” se
refiere a los “ecosistemas” en ecología (Lederberg y McCray, 2001; Domínguez Bello y
Blaser, 2008).
El organismo humano es, entonces, una red compleja que presenta diez células microbianas
para cada célula humana. Particularmente, el microbioma intestinal constituye
una comunidad taxonómicamente compleja y ecológicamente dinámica e influye en el
desarrollo, la maduración y la regulación, la estimulación y la supresión del sistema
inmune (Mazmanian et al., 2005; Smits et al., 2005; Hattori y Taylor, 2009; Mai y
Draganov, 2009; Kau et al., 2011; Ohnmacht et al., 2011). Del conjunto de microorganismos,
se destacan cuatro phyla bacterianos: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria
y Proteobacteria (Ley et al., 2008; Manichanh et al., 2011; Marchesi, 2011), además de
microorganismos eucarióticos como Sacharomyces, Pentatrichomonas y Entamoeba
(Wegener Parfrey et al., 2012). A esto debemos sumar los fagos y elementos genéticos
móviles que responden a cada cambio del medio ambiente, al participar en la transferencia
horizontal de genes como respuesta a factores ambientales (Jones, 2011). Todo
esto constituye un sistema complejo cuya totalidad supera la suma de las partes que
interactúan y se influyen recíprocamente en un metabolismo intrincado.
microbiomaEl sistema inmune asociado a mucosas incluye el 80 % de las células inmunes activas del
cuerpo. La mayoría de ellas están presentes en el sistema gastrointestinal interactuando
con antígenos de los alimentos y con este nuevo “órgano” que es el microbioma
(Tlaskalová-Hogenová H. et al., 2011). Las interacciones en este complejo sistema son
escasamente conocidas y foco de actuales investigaciones (Kinross et al., 2011). Se ha
demostrado que astronautas que reciben durante cierto tiempo una dieta irradiada y,
por lo tanto, libre de microorganismos, presentan alteraciones en su microbioma que
resultan en una alteración en su sistema inmunológico (Kau et al., 2011). Es conocido
además que animales gnotobióticos (libre de microorganismos) separados de su microbioma
asociado, no alcanzan el desarrollo completo de un intestino maduro y tienen
un sistema inmunológico muy poco desarrollado (Cebra, 1999). Estos animales son
utilizados como modelo metodológico para evaluar la evolución del microbioma, la
acción de alguna cepa bacteriana específica y las consecuencias de la asociación microbioma-
hospedero. El microbioma forma parte integral del sistema gastrointestinal,
puesto que un intestino maduro y el conjunto de todas sus funciones no se debe únicamente
al tejido del hospedero sino además del metabolismo del microbioma, que
interactúa y protege las superficies intestinales manteniendo la homeostasis (Tlaskalová-
Hogenová H. et al., 2011; Ohnmacht et al., 2011). La colonización de microorganismos
genera un incremento natural de los niveles de inmunoglobulinas, la producción de anticuerpos
específicos y cambios sustanciales en el medio de linfocitos asociados a mucosa
y poblaciones celulares, cambios en los patrones de migración e incremento en la
capacidad inmunológica sistémica. Además, participa en la maduración de los enterocitos
(Bry et al., 1994; Tlaskalová-Hogenová H. et al., 2011; Ohnmacht et al., 2011).
El microbioma humano ha definido en conjunto, no solo al sistema inmunológico con
el cual convive, sino que también forma parte integral de procesos fundamentales como
la producción de vitaminas, la digestión, la homeostasis energética, la integridad de la
barrera intestinal y la angiogénesis en el cuerpo humano (Domínguez Bello y Blaser,
2008; Kau et al., 2011; Rosenberg y Zilber-Rosenberg, 2011; Randolph-Gips y Srinivasan,
2012; Douglas-Escobar et al., 2013). El genoma humano carece de los genes que codifiquen
para enzimas requeridas para degradar polisacáridos vegetales que habitualmente
consumimos, ricos en carbohidratos conteniendo xilanos, pectinas y arabinosa.
Sin embargo, el microbioma provee esta capacidad porque realiza el metabolismo de
sacarosa, glucosa, galactosa, fructosa y manosa (Bäckhed et al., 2005; Gill et al., 2006).
La fermentación de las fibras y los glicanos requiere la cooperación y asociación de diversos
microorganismos (Gill et al., 2006). El microbioma realiza la conversión de butirato
a butiril-CoA, este ácido graso de cadena corta es la principal fuente de energía de los
colonocitos, cuyo desarrollo establece una barrera intestinal saludable (Topping et al.,
2001). Los análisis metagenómicos han demostrado, además, la participación del microbioma
en la síntesis esencial de aminoácidos y vitaminas (Gill et al., 2006).

La interpretación darwinista tradicional de la naturaleza, en la que cualquier organismo
es un individuo que lucha por su propia existencia y que analiza cada estructura, órgano,
sistema o molécula de acuerdo a las ventajas que pudo haber tenido respecto de otras
alternativas, deja de lado el hecho real de todo organismo, y por supuesto el ser humano,
en el que no se puede concebir como aislado, sino coevolucionando, coexistiendo, con un
conjunto de organismos y microoganismos que lo definieron evolutivamente (Sandín,
2002; Abdalla, 2006; Salvucci 2012a; Salvucci, 2012b) El enfoque tradicional reduccionista
pierde de vista el hecho de que su existencia es resultado de un complejo proceso
de integración y convivencia con los constituyentes del ecosistema que lo rodea, lo conforma
y define. Los humanos no evolucionaron como una sola especie, sino asociados con
un complejo microbioma en una suerte de “superorganismo” u holobionte (Rosenberg
y Zilber-Rosenberg, 2011). En la red de la vida, nuestra evolución como especie y la evolución
de nuestros microorganismos socios siempre han estado entrelazados.

El extracto corresponde a una parte del artículo “El agotamiento del bioma y sus consecuencias”. Salvucci, E. Acta Biol. Col. 18(1):31-42. Allí pueden encontrarse las referencias citadas en el texto.

Entrevista a Lynn Margulis – 2009


Sobre Darwin

La gente habla de selección natural sin saber lo que es. Creen que Darwin dijo que el mecanismo de evolución es la selección natural, pero eso no tiene ningún sentido. Él sabía que hay una fuente de cambios hereditarios, pero no conocía el mecanismo que los genera. Después de Darwin, unos científicos decidieron que esta fuente de cambios era la acumulación de mutaciones al azar, algo que Darwin no dijo y de lo que no se ha encontrado ningún ejemplo. Después de 150 años, se puede decir con certeza que Darwin tenía razón, que existe un proceso de evolución y de selección natural. Esto se ha demostrado gracias a experimentos de bioquímica que no existían en su época.

Simbiogénesis

Tenemos el ejemplo de los líquenes, que es muy clarificador. Son una simbiosis de hongos y algas, una fusión en la que el liquen no tiene ningún parentesco con sus especies de origen. La simbiogénesis forma esas nuevas especies, y la selección natural las escoge y las mantiene. Esta teoría no está en contra de Darwin. La selección natural mantiene, pero no es generadora de cambios. Los que dicen que la evolución se basa en mutaciones al azar se equivocan. También existe una especie de caracoles que ha adquirido genes fotosintéticos. Se alimentan de algas sin digerir nada y en verano se vuelven verdes; no necesitan comer porque realizan la fotosíntesis, una propiedad adquirida de las algas. Cuando acaba el verano, ponen sus huevos y cambian su color a naranja y amarillo hasta que finalmente mueren. Las características de dos organismos diferentes convergen en uno para formar una nueva especie. Sin embargo hay gente muy ignorante que aún así no quiere cambiar su forma de pensar.

Sobre Dawkins, y sus “genes egoístas”

tuvimos un gran debate con estudiantes universitarios en Voces de Oxford, un homenaje a Darwin que duró más de cuatro horas en el que Dawkins no tuvo nada que decir. Defiende que los genes son egoístas, y eso no es cierto, puesto que sólo son trozos de química. Es un gran orador, pero no sabe ni de biología molecular, ni de geología, ni de simbiogénesis, por supuesto. Sólo dice lo mismo una y otra vez, que somos vehículos de nuestros genes, y que estamos enfocados a la replicación genética, pero nadie se puede replicar sin las células.

¿Cree que se establecerá la teoría de la simbiogénesis como fuente evolutiva?

Lo único que sé es que al final nos extinguiremos todos, como le ha pasado al 99,9% de las especies de la Tierra. El destino de la vida es la extinción, esto es selección natural. Las especies tienen un tiempo de vida de unos nueve a once millones de años. En el caso de los humanos sucederá antes, dentro de unos dos millones de años, aunque ya veremos qué pasa cuando nos quedemos sin petróleo y sigamos con este comportamiento tan poco respetuoso con el medio ambiente. La ignorancia profunda va a continuar. Hay demasiada gente en el planeta y seguirá habiendo pobres, y también gente que salga los sábados a emborracharse. Sobre mi teoría, no puedo hacer una predicción. Sólo creo que tendrá más éxito fuera de EEUU, donde la gente opina que si no eres religioso eres un asesino y no puedes hacer nada moral. Tienen esas ideas estúpidas de que si no crees en Dios no puedes hacer nada bien.

¿Qué opina del creacionismo?

No me gusta meterme en ese tema. Alguien me dijo que el 71% de la población de EEUU está en contra de la evolución y piensa que Dios creó la Tierra y las especies hace 6.000 años, y que nada ha cambiado desde entonces. Dicen que saben lo que saben porque Dios está hablando con ellos. Tienen convicciones que no son científicas y yo no trabajo con esa gente. Eso no es ciencia, sino un tipo de ignorancia peligrosa. Por eso en EEUU tenemos el nivel más bajo de ciencia del mundo civilizado.

Fuente: Público.es

El Darwin ficticio y el dogma darwiniano, otra vez.


Si el pensamiento corrompe el lenguaje, el lenguaje también puede corromper el pensamiento. George Orwell (1903-1950) Escritor británico.

Los límites del lenguaje son los límites de mi mundo. Tractatus: § 5.6, Ludwig Wittgestein (1889-1951). Filósofo, lingüista y lógico austríaco.

En este blog se plantea la necesidad de reconocer las limitaciones del marco teórico del Darwinismo. Se describió y se explicó, además, que la pretendida gran teoría evolutiva esta basada en tautologías, metáforas y razonamientos circulares (lo cual puede encontrarse en blogs, paginas personales, y articulos varios). La victoria del dogma (religión) darwinista debe su éxito a ser una proyección del libre mercado a la naturaleza. Y, además, una gran dosis de confusión.

Para confundir, desde sus orígenes, el libro de Darwin acumula una pléyade de ambigüedades y especulaciones. Además del prácticamente inexistente sustento científico, se ha sostenido una batalla contra el creacionismo a fin de evitar una discusión científica. Y se alimenta entre sus monjes y jerarcas el mito de que cualquier crítica al darwinismo proviene de “el creacionismo”. La confusión es un mecanismo de mantener supremacía.

La revista Frontiers in Microbiology está realizando un e-book en el que he participado con un artículo que reúne lo mencionado. En este e-book se plantea que los nuevos descubrimientos, específicamente en este caso la genómica microbiana, representan un desafío para los postulados darwinianos. Para mi, no es necesario ni siquiera llegar a la genética microbiana, el hecho de que el darwinismo es una mera proyección a la naturaleza de las ideas económicas de Malthus y Smith, sumado a una tautología que no explica nada y la genética de poblaciones que nada tienen que hacer para explicar los complejos procesos evolutivos, el darwinismo debería caer por su propio peso.

Triste sorpresa me llevé al encontrar un articulo en defensa corporativa darwinista del Dr. Patrick Forterre cuya visión de la biología y la naturaleza, según pude leer en algunos de sus articulos, se alejan un poco de la mas rancia ortodoxia. Pero, me atrevo a decir, como sucedió con Margulis o SJ Gould, la devoción y sumisión al personalismo, es algo que forma el espinazo darwiniano que pocos, por cuestiones de no ser excomulgados de la ciencia, no se ven obligados a repetir.

Debo decir que veo en el Dr. Forterre a un científico extraordinario, sus trabajos son de lo mejor que he leído. No obstante, al leer su reciente articulo, no puedo dejar de reconocer los mismos remanidos, viciados y vacíos argumentos que se repiten en tantos artículos. Y estos aparecen continuamente a fin de perpetuar la confusión. Entre las confusiones a las que me refiero puedo enumerar brevemente algunas: Confundir Evolución con Darwinismo, confundir hipótesis con teoría, confusión acerca de qué es la selección natural (mecanismo, proceso, fuerza, resultado, etc.) y que veremos que reaparece en el articulo objetico de esta reflexión, confusión que niega entonces que la SN es una mera tautología, etc.

Por ello señalaré algunas de las cuestiones que considero que tienen una interpretación fruto de una inercia dogmática, otras son meras especulaciones y otras pueden entenderse de manera completamente diferente.

  • El articulo del Dr. Fonterre comienza diciendo que (oh! sorpresa) criticar al darwinismo solo puede venir de ignorantes o de creacionistas (casi lo mismo). Pero más alla de que esto, como ya discutí, es útil a ambos dogmas,  lo importante es centrar las palabras en la verdad:

La tesis basada en la selección natural, fue tomada de otros científicos que habían utilizado esta tautología para explicar la existencia de variación y cambio de las especies (Blyth, Peters, etc.). Esto ocurrió años antes que Darwin. Como ya señalé en la sección Algunas Aclaraciones de este blog,  Darwin leyó el articulo de Blyth durante su viaje en el Beagle y no utilizó estos argumentos ajenos hasta cuatro años después de su regreso de la expedición, influenciado claramente por Lyell, Huxley y la previa aparición de un artículo de Wallace, proponiendo a la selección natural como mecanismo evolutivo.

  • El Dr. Forterre inmediatamente pasa a aclarar –o a seguir confundiendo- que  la selección natural no es una fuerza (contrariamente a lo sostenido por muchos autores actuales y en el mismo libro de Darwin) sino que se trataría de un resultado. Sucede que la selección natural es un fantasma semántico que adquiere diversos sentidos en la obra de Darwin y hasta nuestros días en las palabras de distintos autores darwinistas. Aunque nunca asuman que se trata de una tautología. Entonces, el Dr. Forterre escribe: “Natural selection is not an “evolutionary force” but the necessary outcome of variation and multiplication.” In particular, natural selection cannot be weakened by mechanisms that promote variations (such as epigenetic mechanisms or symbiogenesis), because these processes provide more substrates for selection.”

Que se deduce de esto? Sabemos que la SN no es una fuerza evolutiva – al menos se dio aqui un paso, ESTE artículo descarta la fuerza, aunque en la bibliografia de los ultimos doscientos años se aluda permantentemente a la SN como una fuerza- , se trataría del resultado de la variación. Pero entonces…qué valor científico tiene atribuir mecánicamente todo lo que se ve a una supuesta acción de la selección natural.  (qué variacion, cuales mecanismos?) si la unica prueba de ello, es la existencia de organismos y formas supuestamente sobrevivientes. Tautología. Y entonces ante la aparicion de observaciones, hechos y experimentos que nos relatan mecanismos , estos según el artículo, por decreto, no pueden debilitar a la SN. Se trata de los mecanismos epigeneticos y simbiogénicos. Pero estos mecanismos, que dan sustento factual a otras hipótesis, son post-darwinianos y son hechos comprobados y concretos que llevan a una mejor comprensión real de la vida y su evolución. Cuál es la necesidad de exigirle a cada descubrimiento que se ajuste al fantasma semántico de la selección natural?

  • Luego el Dr. Forterre dice: “natural selection is the inevitable consequence of the extraordinary multiplication power of living organism” Ahora, el fantasma ha mutado, ahora es una consecuencia inevitable, es un determinismo histórico. Notemos aquí que si hay algo que nos podríamos atrever a razonar, y yo lo haré, es que la vida lleva implícita un cambio. Esto tienen que ver con notar que la vida como proceso autopoietico, tiene que inevitablemente evolucionar (véase Maturana y Varela). Evolución es sinónimo de vida. Y entonces como propiedad intrínseca de la vida por el mero hecho de que lo vivo exista, evoluciona. Este es el hecho inevitable, no la selecciona natural, puesto que es  una mera tautologia para decir que la vida existe y evoluciona. Nada tiene que hacer aquí la SN.
  • Y luego, “In that sense, microbial evolution does not challenge but vindicates Darwin, since the multiplication power of life is higher by several orders of magnitude in the microbial (and viral) world, making natural selection even more drastic in these realms.” Todavía no definieron concretamente a la SN (ni Darwin, ni los eugenistas de la genética de poblaciones ni los mas modernos ultraneodarwinistas de los genes egoístas) pero de todas maneras, por culto al darwinismo estamos autorizados a decir que ahora, -200 años después- los virus y las bacterias, conociendo su complejas interacciones, le dan la razón. Los hechos y procesos – y puedo citar entre otros, articulos del Dr. Forterre- revelan, exactamente, que los mecanismos de integración (endosimbiosis, HGT, fusión, mosaicismo de los genomas, regulación mediante genes virales en eucariotas) son preponderantes en la evolución, es decir, en la vida. A mi entender, estos procesos no requiere de tautologías para explicarlos.

Los poderes de iluminación otorgados al cura de Cambridge no tienen límites. Se asegura que Darwin “mainly (but not exclusively) used to consider what we call now positive selection, we known today that variants can be also selected by chance (genetic drift) or strongly counter selected if they don’t fit the basic life requirement of the organism (purifying or negative selection).” El fantasma semántico, que no explica absolutamente nada, tiene  ahora una nueva forma, -ya no sorprende- pero a esta nueva forma… la había pensado ya el cura inglés!

  • Otro párrafo señala: “Most infected bacteria are killed, whereas some of them (again randomly selected) survive the infection either because of point mutations affecting host virus interactions or because they have successfully activated a CRISPR defense system. At the end, only a handful of survivors would have acquired new CRISPR sequences from the virus. Finally, these new sequences remain present in the genomes of the survivors only if these descendants are selected (versus those losing these sequences) by the continuous presence of this particular virus in the environment.”

La vida conlleva muerte, existen infecciones, alteraciones, enfermedades, es parte de las interacciones de la biosfera. Hasta allí nada nuevo. Que tienen que ver estas cosas con los procesos evolutivos, el origen de las especies? Nada. Es propiedad de la vida que los virus se integren, pero esta situación es la que explica que los genomas de los organismos tengan secuencias virales. Es precisamente parte de la evolución, esa integración. Seleccionar –porque ahora si hay un seleccionador en el laboratorio- con antibióticos o virus, es una técnica no un proceso extrapolable a la naturaleza toda como mecanismo. Las bacterias sin las secuencias virales no fueron eliminadas en favor de otras. Están ambas allí.

  • “Scientists are not born to produce doctrines but rational explanations supported by experiments (when possible) and open to criticisms, refutation and/or modifications.” Esta frase, suena para mi realmente hipñocrita. Despues de haber tratado de explicar en varios espacios las alternativas cientificas al darwinismo, el mito de que la biologia es una ciencia dinámica y que acepta sus errores y recibe criticas para construir algo más sólido, son solo palabras bonitas, para calmar sus conciencias. No toleran criticas a Darwin, mas que criticas, no toleran la verdad sobre Darwin. Prefieren mitos, metáforas y ciencia ficción. Y una imagen religiosa del cura de Cambridge por sobre toda la obra de los demás cientificos de la Naturaleza previos a él.
  • Dice más adelante: ” When considering a particular “species”, zoologists or botanists were not fascinated, but rather annoyed, by the diversity of the individual members of this specie. They were looking for the ideal “type species” to describe species without having to mention all possible varieties.”  Parece demasiado no estar informado que la biologia como ciencia, nace con Lamarck, y fue este científico que describió, en un tarea titánica, cinco grupos de invertebrados en 1794. Posteriormente, a los arácnidos en 1800, los anélidos en 1802 y en su Filosofía Zoológica (1809) describe por primera vez a los cirrópodos y diez grupos más que totalizarán doce grupos en Histoire naturelle des animaux sans vertèbres, verdadera obra magna de la ciencia de todos los tiempos. Desmerecer esto, en funcion del mito dogmatico, es un descaro.

Para decir luego, “The great merit of Darwin was to change this perspective upside down. Instead to be confused by the diversity within species, he realized that this diversity is the essence of life, variations providing substrates for selection. As pointed out by Harald Brussow (2009) “diversity is not an evolutionary accident, but the organizing principle in biology, without which evolution would not occur”. La diversidad de la vida es un resultado de la evolución y no al revés. Porque la existencia de vida, implica evolución. Es un caracter o propiedad por el mero hecho de existir. Al ser un sistema autopoiético, su persistencia en estado vivo implica cambio o transformacion. Es un punto de vista completamente diferente al reduccionismo darwinsita, que asume que aleatoriamente surgio la vida y luego se somete a una seleccion. Con lo unico que estoy de acuerdo con la frase citada, es que Darwin puso todo al reves. Tiro por la borda, -más precisamente sus seguidores- todo lo construido y avanzado en biologia para reducir todo a meras transacciones economicas para explicar la evolución.

  • “The four years of Darwin exploration with the Beagle, far from academic life, were certainly critical in opening his eyes on this issue. In fact, there is no such thing as a species in the real world, except as concepts in our mind (and in books) but organisms and populations. There are myriads of individuals that are all different, even between members of the same “species” defined by any criteria. Darwin was the first to realize that this diversity was the key parameter allowing selection.”

Este párrafo esta construido en base a una historia ficticia y parcial. Durante buena parte de los cuatro años que Darwin estuvo en el Beagle, mantuvo la creencia del fijismo de las especies. Finalmente, según revela en una carta, “comienza a creer –y es casi confesar un crimen, según sus palabras- que las especies pueden no ser fijas”. Debemos recordarle a Forterre, que hacia cien años que Lamarck en Francia ya lo había dicho. Darwin lo sabía pero no creía en la ciencia. Darwin había leído el libro de Lyell que plantea la evolución gradualista y además los artículos de Blyth que planteaban la selección natural. Después del viaje tuvo cuatro años mas para repetir lo que ya había leído. Fue su obra cumbre. Una cosa más, el organismo si existe en el mundo real –pero no de la manera mas darwinista como un único individuo resultado de su genoma- pero la población es un concepto meramente ficticio, ya que no existe en forma aislada.

  • Luego, el articulo sigue: “Darwin would have been delighted to learn of HGT and endosymbiosis as powerful tricks for variation providing adaptation to the environment”- No lo sabemos, es una especulacion contrafáctica del autor, de las típicas que es aceptada como verdad por cualquier revista, autor o editorial. Pero, cualquier especulación en otro sentido, es denostada. También, de la misma manera, podemos especular que basándonos en sus pensamientos racistas y eugenistas, Darwin habría celebrado que Hitler se basase en su libro para escribir el suyo y que USA haya realizado a partir de esas ideas, esterilizaciones masivas a los que ellos consideraban “menos aptos”. La de Forterre y la mía, son especulaciones, ninguna puede utilizarse para argumentar nada.

Un recurso muy utilizado por los darwinistas es hacer decir a Darwin lo que ellos quieren, o mejor aun, decir que no dijo lo que dijo. Son reintérpretes de Darwin. Porque pretenden decir que Darwin fue claro en cosas que, claramente, fue confuso y mal fundamentado, en tanto que creen revelar un sentido profundo y complejo, en casos donde Darwin fue, claramente, superficial y simple. Uno no los necesita, no necesitamos de sus reinterpretaciones antojadizas, pero ellos insisten. En este caso, el autor del articulo dice que Darwin vio a las especies relacionadas entre si y que graficó como un árbol. Pero, según el autor, Darwin ya había pensado más alla, y veia a la vida como una red. A pesar de que Darwin dice: “yo veo un árbol y mi único dibujito en todo mi libro es un árbol”. Hoy Forterre nos dice, que no le creamos a lo que leemos. No. Darwin vió una red.

Y luego el autor hace una confesión que no lo lleva a reflexionar un poco más allá. Dice que el árbol es una simplificación y “the same occurs in actual trees in natural forests (with lianas connecting different branches of the same or different trees”. Claro, el darwinismo es el intento de simplificar todo, cuando todo lo que observa es complejidad. Donde los árboles y todo el sistema está interconectado, ellos insisten con ver solo el árbol egoísta y competitivo. El árbol que impide ver el bosque.

Fin y medio. El concepto de autoorganización en Kant


“Un producto organizado de la naturaleza es aquél en que todo es fin, y, recíprocamente, también medio (…), nada acontece por azar”. (Crítica de la Facultad de Juzgar, 1790).

En su Crítica de la Facultad de Juzgar (CFJ)( Kant, 1790), Immanuel Kant llega a plantear sus concepciones acerca de lo orgánico. Kant primero da un paso crucial: introduce la causalidad por fines al lado de la causalidad mecánica. Considera insuficiente la perspectiva mecanicista para explicar el organismo, que es un objeto de la naturaleza, cuyas partes se relacionan entre ellas y producen un todo por su causalidad y, al mismo tiempo, el todo es causa final de la organización de las partes (“todo es recíprocamente fin y medio”). La sola existencia de los productos naturales parece requerir de una explicación teleológica. Necesariamente tenemos que introducir este otro principio, el de finalidad, cuya función reguladora es esencial para la explicación de la mera existencia de los seres vivos. Escribe: “una cosa existe como fin natural cuando es de suyo causa y efecto (si bien en un doble sentido); pues hay aquí una causalidad tal que no puede ser enlazada con el simple concepto de una naturaleza sin atribuirle un fin a ésta, pero que puede, entonces, y sin contradicción, ser pensada, mas no concebida.”(CFJ,302; citado en Moreno del Camto, 2009). Mas adelante explica: “Un ser orgánico, pues, no es mera máquina, que tiene exclusivamente fuerza motriz, sino que posee en sí fuerza formadora, y una que él comunica a materias que no la tienen (las organiza); posee pues, una fuerza formadora que se propaga, la cual no puede ser explicada por la sola facultad de movimiento (el mecanismo).”(CFJ, 305).

Hacia finales del siglo XVIII, Kant observa la incapacidad del mecanicismo para explicar y comprender a los organismos. Y además, deja en claro en tiempos previos a que Lamarck escriba su “Filosofía Zoológica”, y antes que la biología tome forma como ciencia, que la vida consiste en autoorganización. Para explicarla, Kant reestablece la teleología como ciencia explicativa útil.

En la teleología tenemos que reflexionar para poder encontrar el concepto adecuado a un objeto empírico, y, en este sentido es que se requieren nuestras facultades creativas. “La contribución de kant habría consistido en ofrecer no sólo el núcleo, a saber, el conjunto de supuestos fundamentales que sirven de base a los principios centrales de la concepción de la naturaleza de lo orgánico, sino también el proyecto de algunas directrices para conducir la investigación, especialmente “un rasgo central de todos los enfoques telo-mecanicistas, a saber, el concepto de morfotipo” o plan de organización.” (Moreno del Canto, 2009; Álvarez, 1998, 53 (.pdf)).

Lo que Kant observaba fue posteriormente (actualmente) complementado por varios científicos, que continuaron una “línea lamarckiana” de pensamiento critico y una crítica, en el sentido kantiano, de la naturaleza (crítica como conocimiento) y establecieron teorías holísticas, como Lynn Margulis (endosimbiosis), Maturana y Varela (autopoiesis y autoorganización) y Zilber-Rosenberg y Rosenberg (hologenoma).

Alvarez, J.R. (1998). Una débil esperanza: la idea kantiana de una ciencia
biológica. Revista Thémata, Núm. 20, págs. 49-66

Moreno del Canto, M. (2009). La contribución de Kant al pensamiento
biológico en la “Crítica de la facultad de juzgar”Rev. Medicina y Humanidades. Vol. I. N° 3. (Sept.-Dic.).

Kant, E. (1790). Crítica de la facultad de juzgar.

 

Emiliano Salvucci –