De safari en la jungla del microbioma bucal Understand article
Traducción de Elisa López Schiaffino. Un proyecto científico de ciencia ciudadana recorrió más de 7000 km para estudiar la población microbiana de la boca de los estudiantes.
Imagen cortesía de Luis
Bejarano
Alejas tus labios, abres los ojos y le sonríes a la persona que tienes enfrente. Pero ese beso, además de crear un sentimiento cálido y un momento compartido, ha intercambiado microbios entre las dos bocas. Puede que suene desagradable, pero cada beso (y cada cigarrillo, comida u objeto que pone en su boca) puede alterar sutilmente la población microbiana de la boca y, por consiguiente, la salud.
Durante dos meses y medio en 2015, el investigador Luis Bejarano viajó más de 7000 kilómetros por España recolectando muestras de saliva de estudiantes de 15 años en 40 escuelas para un proyecto llamado Saca la lenguaw1. Con tan solo una camioneta equipada con una centrífuga y un congelador, Bejarano recolectó más de 1600 muestras. “Es el viaje laboral más largo que he hecho”, dijo Luis sonriendo.
“Nuestro objetivo es comprender la relación entre determinados comportamientos o características ambientales y ciertos microorganismos”, explica Toni Gabaldon, jefe del grupo de investigación en el que trabaja Luis, en el Centro de Regulación Genómica de Barcelona (España). A tal fin, el grupo está creando un catálogo de los hábitos de los estudiantes y de los microorganismos en sus bocas, que incluye a las bacterias y los hongos.
Este proyecto, además de involucrar a los estudiantes en una verdadera investigación, es fuente de un amplio conjunto de muestras para los investigadores. “Gracias a la cooperación de los estudiantes, estamos llevando a cabo uno de los estudios de microbios bucales de mayor escala hasta la fecha”, agrega Luis.
Una jungla de microbios
Los organismos unicelulares, que incluyen a las bacterias, se descubrieron en el siglo XVII cuando el comerciante y científico Antonie Van Leeuwenhoek observó su propia saliva y placa bucal con un microscopio. En la actualidad sabemos que la boca es una verdadera jungla, un barrio de especies coexistentes al que los científicos llaman microbioma oral. Cada mililitro de saliva contiene alrededor de 140 millones de microbios, y hay más de 700 especies diferentes de microbios solamente en la boca.
De hecho, los microbios son habitantes esenciales en nuestro cuerpo, y todos alojamos a un gran número de ellos. Los microbios en la boca, el intestino y la piel constituyen el 90 % de todas las células de nuestro cuerpo y pesan alrededor de 1,5 kilogramos (He et al, 2015). Frente a esta característica del microbioma humano, en cierta manera somos menos humanos que microbioma.
El equilibrio entre los distintos microbios cambia constantemente, y las contiendas entre ellos son comunes. Los antibióticos que ahora en todo el mundo salvan vidas están basados en las armas que usan los microbios para luchar por el territorio y el alimento.
Los científicos descubrieron que el microbioma bucal, además de contener microbios que causan caries, está claramente vinculado a otras enfermedades, entre ellas el cáncer de páncreas, la arteriosclerosis (una enfermedad del corazón), la diabetes y la obesidad (véase el recuadro y consúltese He et al, 2015). ¿Los microbios bucales son la causa o la consecuencia de estas enfermedades? ¿Cómo afectan los microorganismos a los órganos distantes? Los científicos todavía no conocen la respuesta a estas preguntas, pero saben que si el microbioma oral cambia durante las etapas iniciales de la enfermedad, detectar estos cambios con una prueba de saliva puede permitir el diagnóstico de las enfermedades con un método de muestreo simple: el enjuague bucal. En su visita a las escuelas secundarias, Luis buscaba respuestas a esas preguntas, para lo que solicitó colaboración (y saliva) a los estudiantes.
“Saca la lengua”
Luis pasó entre tres y cuatro horas en cada escuela explicando el proyecto de investigación y hablando sobre cómo es la vida de un científico. “Intenté mostrarles a los estudiantes que la ciencia puede ser divertida; yo disfruto mucho trabajar en el laboratorio”, comentó Luis. Luego de la presentación, los estudiantes voluntarios completaron una encuesta anónima sobre su estilo de vida. Muchas de esas preguntas las idearon los estudiantes mismos que, meses atrás, habían ayudado a definir las variables de estilo de vida que se iban a encuestar y analizar. Gracias a esta lluvia de ideas colectiva, los científicos recolectaron datos sobre varios hábitos interesantes, como la costumbre de morderse las uñas, morder el bolígrafo, o besar en la boca (hábitos que, sin los estudiantes, no se les hubiera ocurrido incluir). Luego los estudiantes se enjuagaron la boca con una solución tampón de agua salina (una solución tampón o buffer es una solución donde el pH está controlado y se mantiene en un valor particular) y escupieron en un tubo de ensayo para dejar la muestra de saliva.
Imagen cortesía de Luis Bejarano
Cuando regresaron al laboratorio, los investigadores tuvieron que ser creativos para poder identificar a todas las especies de microbios en cada muestra. “En general, el estudio de los microorganismos se realiza por cultivo en una placa en el laboratorio, pero eso no es posible para alrededor del 50 % de los microbios que habitan la boca: sencillamente no crecen”, explica Toni. En cambio, para identificar a todas las especies, el grupo optó por un análisis genómico del ADN de los microbios. El grupo va a buscar ciertas secuencias características del ADN y las va a comparar con las de distintos organismos para determinar qué especies hay en cada boca.
La aventura de recolección de muestras de Luis llegó a su fin en abril de 2015. Desde entonces, el laboratorio ha estado procesando las muestras para obtener la información genómica y poder interpretarla. Los estudiantes y el público en general ayudan con el análisis y la interpretación de los datos. Colaboran desde con el análisis estadístico de los datos de las encuestas y con propuestas de maneras originales de representar los datos, hasta con un análisis bioinformático similar al descripto en el artículo de Tenorio (2014). Los participantes que hayan realizado un aporte significativo a un estudio pueden figurar como autores en las publicaciones científicas que se originen a partir del estudio. También pueden ganar un viaje a Barcelona en 2016, en el que podrán visitar el laboratorio.
“Creo que los estudiantes que formaron parte del proyecto lo disfrutaron, fue una experiencia completamente diferente y novedosa”, comenta Luis. Al menos, ahora los estudiantes comprenden qué significa dar un beso, microbiológicamente hablando.
Los microbios de la boca: el bueno, el malo y el feo
Los investigadores todavía están analizando las muestras recolectadas en España en 2015, pero ya sabemos que el exceso o la falta de ciertos microbios en la boca están asociados a varios problemas.
- En los dientes: El Streptococcus mutans y algunas otras bacterias causan caries, pero otras especies de estreptococos previenen la colonización de microbios que causan la periodontitis (enfermedad de las encías). Se sabe que el hábito de fumar es un factor de riesgo significativo para la periodontitis, principalmente porque interfiere con la función protectora del Streptococcus spp. (He et al, 2015).
- En la lengua: el mal aliento (halitosis) se debe a la liberación de compuestos volátiles de sulfuro y ácidos grasos malolientes que se producen durante la descomposición de los aminoácidos y las proteínas de varios microbios (Solobacterium moorei, Atopobium parvulum y Eubacterium sulci). La halitosis también puede deberse a la falta de microbios que normalmente se encuentran en la lengua, como Streptococcus salivarius y Rothia mucilaginosa (He et al, 2015).
- En la saliva: la presencia de Neisseria elongata y Streptococcus mitis podría predecir el cáncer de páncreas con una precisión de entre 80 y 90 % (Michaud & Izard, 2014), y la Selenomonas noxia está asociada a la obesidad (Yoshizawa et al, 2013).
References
- Chambers PJ, Pretorius IS (2010) Fermenting knowledge: the history of winemaking, science and yeast research. EMBO reports 11: 914–920. doi: 10.1038/embor.2010.179
- He J et al (2015) The oral microbiome diversity and its relation to human diseases. Folia Microbiologica 60: 69–80. doi: 10.1007/s12223-014-0342-2
- Michaud DS, Izard J (2014) Microbiota, oral microbiome, and pancreatic cancer. Cancer Journal 20(3): 203–206. doi: 10.1097/PPO.0000000000000046
- Tenorio G (2014) Uso de bases de datos biológicas para enseñar evolución y bioquímica. Science in School 31: 30–34.
- Yoshizawa JM et al (2013) Salivary Biomarkers: Toward future clinical and diagnostic utilities. Clinical Microbiology Reviews 26(4): 781–791. doi: 10.1128/CMR.00021-13
Web References
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w1 – El sitio web brinda información actualizada sobre el proyecto “Saca la lengua” (en español).
Review
Este artículo es un perfecto punto de partida para realizar una introducción a la biología como ciencia en sí y en relación con otras ciencias, inclusive la matemática. Esencialmente, la biología está en el centro de una red en la que convergen las otras ciencias. Esta red permite explicar una gran variedad de fenómenos naturales, y el artículo nos muestra que debemos usar conocimientos de distintas ciencias para llegar a una conclusión.
Los docentes de escuela secundaria pueden usar este artículo para realizar una introducción al primer año de biología (y para años posteriores), ya que permite la enseñanza centrada en el alumno. El docente puede guiar a los estudiantes en la lectura de artículos científicos como parte de un ejercicio de comprensión, lo que los ayudaría a comprender la información y a formular preguntas para abordar los temas de investigación. Los estudiantes mismos pueden desarrollar los temas de investigación, y el docente debe abstenerse de interferir demasiado, a menos que sea para aclarar o corregir información.
Friedlinde Krotscheck, Austria