O microbioma intestinal humano é composto por milhares de bactérias e arqueias diferentes que variam amplamente entre populações e indivíduos. Cientistas do Instituto Max Planck de Biologia em Tübingen descobriram agora micróbios intestinais que compartilham uma história evolutiva paralela com seus hospedeiros humanos:os microrganismos co-evoluíram no ambiente intestinal humano ao longo de centenas de milhares de anos. Além disso, alguns micróbios apresentam características genômicas e funcionais tornando-os dependentes de seu hospedeiro. Agora publicado em Science , os pesquisadores apresentam os resultados de seu estudo realizado com dados de 1.225 indivíduos da África, Ásia e Europa.
Muitas espécies de micróbios no intestino humano podem ser encontradas em populações de todo o mundo. No entanto, dentro de uma espécie de micróbio, as linhagens de micróbios variam notavelmente entre indivíduos e populações. Apesar de sua importância para a saúde humana, pouco se sabia até agora sobre as origens dessas cepas. Além disso, a maioria dessas cepas vive quase exclusivamente no intestino humano. Isso levanta a questão de onde os microorganismos no intestino humano vêm.

Conectando as histórias de micróbios e humanos

A equipe de pesquisa conjecturou que espécies e cepas específicas estiveram com as pessoas à medida que a humanidade se diversificou e se espalhou pelo mundo. Para testar se os micróbios evoluíram e se diversificaram simultaneamente com seus hospedeiros humanos, pesquisadores do Instituto Max Planck de Biologia, do Instituto de Medicina Tropical e do Cluster of Excellence CMFI da Universidade de Tübingen compararam sistematicamente pela primeira vez as histórias evolutivas dos humanos e de micróbios intestinais.

Os pesquisadores criaram árvores filogenéticas para 1.225 participantes humanos do estudo, bem como para 59 espécies microbianas encontradas em seus intestinos, e usaram testes estatísticos para investigar o quão bem essas árvores combinam. Mais de 60% das espécies investigadas correspondiam à história evolutiva de seu hospedeiro humano, o que significa que esses micróbios co-diversificaram mais de 100.000 anos no intestino humano quando as pessoas se espalharam da África pelos continentes. “Não sabíamos que nenhum de nossos micróbios intestinais seguia nossa história evolutiva tão de perto”, diz Ruth Ley, chefe do departamento de Ciências do Microbioma do Instituto Max Planck de Biologia, em Tübingen, onde o estudo foi realizado, e vice-porta-voz do CMFI.

Os micróbios intestinais tornaram-se dependentes de seus hospedeiros

"Também é notável que as cepas que seguiram nossa história mais de perto agora são aquelas que mais dependem do ambiente intestinal", acrescenta Ley. De fato, algumas das linhagens de micróbios que evoluíram junto com os humanos são fortemente dependentes do ambiente intestinal humano:possuem genomas menores e são mais sensíveis aos níveis de oxigênio e temperatura – características que dificultam a sobrevivência fora do corpo humano. Em contrapartida, os microrganismos que apresentaram associação mais fraca com a história humana apresentaram mais características semelhantes às bactérias de vida livre.

"Alguns dos micróbios intestinais se comportam como se fossem parte do genoma humano", explica Taichi Suzuki, que compartilha a autoria do estudo com seu colega Liam Fitzstevens. "Você pode imaginar que esses micróbios estão em um gradiente de 'vida livre' para dependentes do ambiente do corpo humano. Vimos que algumas bactérias intestinais humanas estão mais adiante no gradiente em direção à dependência irreversível do hospedeiro do que se pensava anteriormente."

Ley diz:"Isso muda fundamentalmente a forma como vemos o microbioma intestinal humano".

Abordagem específica da população para terapias baseadas em microbiomas

Para obter dados de um subconjunto diversificado da população global, a equipe de pesquisa analisou os micróbios e genomas intestinais de 1.225 indivíduos na Europa, Ásia e África. As amostras de fezes e saliva foram coletadas com a ajuda de pesquisadores do Instituto de Medicina Tropical da Universidade de Tübingen e seus parceiros no Vietnã e no Gabão. Além disso, pesquisadores de todo o mundo apoiaram o estudo fornecendo conjuntos de dados semelhantes de participantes recrutados em Camarões, Coreia do Sul e Reino Unido.

As descobertas do estudo ajudam a entender melhor os micróbios específicos da população que há muito estão associados à população humana local. Com esse conhecimento, terapias de doenças baseadas em microbiomas podem ser adaptadas e refinadas para um tratamento específico da população. + Explorar mais

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