11 de febrero: What is microbial community ecology?
Konopka, A. (2009).
Streak for isolation- S. aureus (Photo credit: akseabird)
The ISME journal, 3(11), 1223–30. doi:10.1038/ismej.2009.88
The activities of complex communities of microbes affect biogeochemical transformations in natural, managed and engineered ecosystems. Meaningfully defining what constitutes a community of interacting microbial populations is not trivial, but is important for rigorous progress in the field. Important elements of research in microbial community ecology include the analysis of functional pathways for nutrient resource and energy flows, mechanistic understanding of interactions between microbial populations and their environment, and the emergent properties of the complex community. Some emergent properties mirror those analyzed by community ecologists who study plants and animals: biological diversity, functional redundancy and system stability. However, because microbes possess mechanisms for the horizontal transfer of genetic information, the metagenome may also be considered as a community property.
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En este artículo se trata el problema que implica definir adecuadamente a la “comunidad microbiana”, este problema es debido, principalmente, a la imposibilidad actual de estudiar el “todo” que compone a estos sistemas. En este contexto la definición de “sistema” que se utiliza en áreas físicas y químicas no puede ser del todo aplicada: no conocemos el total de sus componentes y tampoco podemos definir de manera clara sus fronteras.
Se mencionan dos definiciones contrapuestas: la de Clements, que se refiere a la comunidad microbiana como un “supra-organismo” con fuertes interacciones entre sus integrantes y la de Gleason, más individualista, que explica que esta comunidad se forma cuando varias especies co-habitan en un mismo sitio y son capaces de tolerar condiciones físicas y químicas semejantes. Aunque parecen contrarias las definiciones anteriores, es muy probable que simplemente sean las dos caras de una misma moneda. Las comunidades microbianas que conocemos si tienen fuertes lazos entre sus miembros y si son capaces de soportar condiciones ambientales semejantes.
Por otro lado, señalar las fronteras de la comunidad no resulta trivial. En algunos casos un grupo microbiano tiene efectos sólo en su vecindad, la cual comprende algunas micras, en otros casos, los efectos del grupo o de varios grupos puede ser percibida a grandes longitudes.
Algunos conceptos útiles para caracterizar a las comunidades microbianas son: la comunidad local, que se refiere al microambiente en el cual los microorganismos interactúan, la comunidad fenomenológica, en donde el ensamble de microorganismos persiste espacialmente y es delimitada por el investigador, esta a su vez puede estar formada por varias comunidades pequeñas (comunidad indexada).
En este artículo, también se mencionan puntos clave que deberían ser considerados cuando se estudia una comunidad microbiana:
• Estudio de las rutas funcionales de la comunidad: el estudio del flujo de energía y materia en las comunidades puede proporcionar información predictiva de las mismas. Muchas de esta información puede encontrarse analizando los procesos biogeoquímicos.
• Interacciones entre microorganismos: aunque no cabe duda de que las interacciones entre los microorganismos son fundamentales para el funcionamiento y la prevalencia de una comunidad, aún no es fácil estudiar estos efectos en las comunidades naturales, mucho de lo que se sabe acerca de esto ha sido estudiado en el laboratorio con los microorganismos aislados, en un modo en el que en la naturaleza nunca se encontrarán.
• Propiedades emergentes: del mismo modo que en el punto anterior, estas propiedades de las comunidades son difíciles, si no imposibles de ser observadas en el laboratorio, su estudio podría dar indicios acerca de cómo responde una comunidad frente a cambios en sus alrededores.
• Estabilidad, resistencia y resiliencia: después de una condición de estrés, la resistencia de una comunidad indica que tan capaz es esta de no perder funcionalidad significativa, la resiliencia indica, por otro lado, la tasa a la cual esta comunidad recupera sus funciones. La estabilidad se refiere a las propiedades funcionales de la comunidad, es decir, qué tanto resiste una condición de estrés que puede provocar la selección de los taxa resistentes.
• Potencial genético de la población: los microorganismos (arqueas y bacterias) son capaces de transferir material genético horizontalmente, esto puede tener efectos sobre la resiliencia de la comunidad debido a que puede desarrollar capacidades de resistencia frente a condiciones ambientales adversas, el estudio del metagenoma de la comunidad resulta entonces de suma importancia.
• Diversidad taxonómica: la propiedad central de las comunidades microbianas. El estudio de las secuencias del 16S ha proporcionado una gran parte de los componentes de las comunidades microbianas hasta nuestros días, sin embargo, es claro que no ha sido suficiente y aún más, que no hemos desentrañado aún ninguna comunidad en su totalidad. Los avances en secuenciación y en otras técnicas de análisis molecular tienen un gran potencial para superar estas limitaciones.
• Diversidad funcional y redundancia funcional: si el problema del estudio de la diversidad taxonómica es complejo, el de la diversidad funcional no lo es menos. En este caso se hace referencia a las funciones bioquímicas que una comunidad, o un grupo de microorganismos puede desempeñar bajos ciertas condiciones y que muy probablemente cambiará en otras. El estudio de las regiones conservadas de genes ha dado y dará mucha información acerca de estas funcionalidades, empero, el problema se vuelve más complicado cuando se trata de estudiar funciones codificadas en regiones muy poco conservadas y aún más, en las regiones de las que no se sabe hasta ahora, en condiciones de laboratorio, si codifican para algo en particular.
En conclusión, el estudio de las comunidades microbianas constituyen un verdadero reto, la imposibilidad de conocer sus componentes impide que se conozcan las funciones, debilidades, y potenciales de las mismas, aunque los avances tecnológicos podrán ayudarnos a decir la última palabra acerca de esto.
Para comprender una comunidad no sólo basta saber quién la conforma sino que también es importante conocer la función que desempeña cada miembro de la comunidad en ella misma. Estas actividades, a su vez, generan nuevos vínculos y relaciones que podrían extenderse más allá de lo que, en un principio, se hubiera considerado el “límite” de la comunidad. Así mismo, cualquier modificación del medio repercutirá sobre la comunidad, de manera que el entorno también es parte importante para determinar y entender a la comunidad.
Si bien, un ambiente microbiano resulta complicado de delimitar, el segmentar su estudio definiendo claramente los puntos de interés, las preguntas a responder para así también definir los límites y conceptos que se tomarán en cuenta. De manera que los elementos de la comunidad que expone, me parecen excelentes para segmentar el estudio global y con la información que proporcionen, en conjunto, contribuirán a un mejor entendimiento.
De los elementos expuestos, me parece que el análisis de las interacciones y el análisis de las redes metabólicas resulta un tanto complicado por los supuestos de que no siempre resulta posible estudiar in situ y que en ocasiones lo que se observa en el laboratorio no se corresponde con lo que realmente ocurre en la comunidad. Es decir, no resulta del todo conveniente aislar los sistemas. Finalmente, ambos se ven relacionados ya que muchas redes metabólicas interconectan las relaciones e interacciones entre miembros de la comunidad. Pero dividirlos, facilita el estudio. Si bien, herramientas como la metagenómica contribuyen grandemente a poder realizar el análisis de algunos de los elementos sin tener que aislar a algún grupo microbiano de la comunidad. Por ello, este potencial genómico reflejado en el metagenoma, me parece muy bien que también sea considerado como una característica particular de la comunidad. Las funciones e interacciones de una comunidad pueden reflejar las condiciones del ambiente al cual pertenecen.
Con la secuenciación masiva de RNAr 16S de DNA ambiental se ha encontrado una gran diversidad filogenética, encontrar a nuevos actores ha planteado la pregunta ¿Qué están haciendo?. Esta pregunta resulta crítica si consideramos que la vida en la tierra es el resultado de la actividad e interacción de los microorganismos, por lo que entender la dinámica de estas comunidades permite refinar las predicciones de cómo se modula la biosfera y como responderá al cambio climático.
El autor plantea que si bien se ha utilizado el término comunidad ampliamente, al hablar de una comunidad microbiana es necesario definir primero el término: una comunidad es un ensamble de especies diversas que viven en un ambiente contiguo e interaccionan entre sí. Existen dos formas de ver a una comunidad microbiana, la de Clements: como un supraorganismo en el que los organismos interactúan estrechamente lo que les confiere propiedades emergentes y la individualista de Gleason en la que muchas especies concurren porque son capaces de tolerar condiciones similares sin que tenga que haber interacción entre ellas.
Además de definir claramente qué es una comunidad microbiana es necesario elucidar cuáles son sus características esenciales. Para abordar este punto se deben analizar las redes metabólicas, las interacciones entre los organismos y las propiedades que surgen como resultado de la interacción entre ellos.
Creo que lo relevante de este artículo de perspectiva es que brinda un marco teórico que se puede emplear al estudiar una comunidad microbiana, dado que el estudio de comunidades enfrenta varios retos considero que el artículo brinda algunos parámetros útiles, como el establecer 4 tipos de ecosistemas o definir interacciones que pueden identificarse en una comunidad microbiana. Lo que me llamó mucho la atención fue que a veces uno da por sentado conceptos que no siempre son tan sencillos de extrapolar cuando se cambia de escenario como el establecer los límites al hablar de una comunidad o al hablar de interacciones. La idea que me deja el artículo es que se debe ser muy cuidadoso al describir un fenómenos y que el empleo de un marco teórico y la definición desde el principio de los conceptos que se están aplicando es muy necesaria.
Este artículo lo que pretende es el esclarecer un poco más el concepto de lo que es la ecología de comunidades microbianas, comenzando por definir lo que es una comunidad. El término de comunidad, que fue definido originalmente para organismos pluricelulares, ha sido definido como el ensamble de múltiples especies en el cual los organismos viven e interactúan, tanto entre ellos mismos como con el ambiente. Este concepto sin embargo no está del todo definido en lo que son las comunidades bacterianas pues el definir las interacciones o qué tanto abarca la vecindad entre bacterias es un punto de discusión.
Una de las mejores formas para entender la dinámica de un ecosistema es a través de las interacciones entre los organismos que lo componen, sin embargo a diferencia del trabajo en el laboratorio donde podemos obtener una idea general sobre aquellos mecanismos moleculares que pueden estar jugando un papel en la vida bacteriana, éstas son difíciles de analizar en las comunidades naturales pues hoy en día no es del todo trivial el estudiar interacciones como la competencia por nutrientes, la interacción metabólica, señalización, etc., un ejemplo vendrían siendo las denominadas propiedades emergentes, características que solo podemos ver al estudiar el sistema completo y no al individuo en aislamiento.
Gracias a lo que son las nuevas tecnologías de secuenciación y la metagenomica, se ha permitido explorar de una manera más profunda la diversidad dentro de las comunidades, esto a partir de dos propiedades como son la riqueza de cada taxa y la abundancia relativa de cada uno en la comunidad. Una vez que se ha estimado la diversidad microbiana, el siguiente paso es conocer la diversidad funcional y su redundancia. Cuando se estudia un ecosistema, al comienzo cada taxa nuevo irá incrementando el número de funciones presentes, sin embargo en algún momento esta curva se estabilizará y comenzará a aumentar lo que es la redundancia funcional, redundancia que se ha observado ayuda al ecosistema a mantener una función particular posterior a un evento de gran estrés, ya que se incrementa la probabilidad de encontrar un taxa que será resistente.
En resumen podemos decir que la idea que plantearon Loreau (2000) y Tilman (2006) sobre el hecho de una mayor diversidad en la comunidad va a incrementar su estabilidad parece estar soportada tanto teóricamente como en casos tales como el entorno médico, donde existe una gran diversidad en genes de resistencia a antibióticos que permiten a estas comunidades mantenerse, sin embargo muchas veces la presencia de un taxa puede estar dado meramente por azar, por lo cual es importante conocer un poco la historia de dicho ecosistema para poder hacer una mejor inferencia.
En este artículo se revisan algunos de los siguientes cuestionamientos: ¿qué es una comunidad microbiana?, ¿que la define?, ¿cuáles son sus características?, ¿cuáles son los problemas que se tienen a la hora de definir una comunidad microbiana?, ¿cuáles son los elementos para analizar las comunidades microbianas? y finalmente ¿cuáles son las perspectivas a futuro?
En primer lugar se puede decir que no existe un consenso en la definición de comunidad microbiana, además de que tampoco se cuenta con una escala espacial definida, siendo que ésta puede variar considerablemente de acuerdo a los criterios del investigador. Konopka sugiere que sería instructivo definir a las comunidades microbianas a partir de las características fisicoquímicas de su microambiente, delimitado por la región en la cual ocurren las interacciones químicas directas o indirectas. Ahora bien, de igual forma que ocurre con el concepto comunidad microbiana, las características que la definen permanecen sin ser claras. Sin embargo se puede hacer un símil con las características que definen las comunidades ecológicas de plantas y animales, siendo la diversidad, la propiedad central en la comunidad ecológica. La diversidad tiene como componentes principales a la riqueza y la abundancia relativa de especies, las cuales pueden medirse en microorganismos, plantas y animales. Sin embargo las comunidades de microrganismos como las bacterias y archaeas, poseen una capacidad única, la cual les permite romper barreras filogenéticas y tener intercambio de material genético (HGT). Por lo cual el autor sugiere considerar al metagenóma como una propiedad única de la comunidad microbiana.
Por otra parte se pueden mencionar una gran cantidad de dificultades que impiden el entendimiento y definición de las comunidades microbianas, como ejemplo de ellas el autor menciona las siguientes: 1) A pesar de que es posible analizar las vías metabólicas de los microrganismos, y medir las tasas de los procesos biogeoquímicos que llevan a cabo, es muy difícil determinar que taxón es el responsable de un proceso biogeoquímico especifico in situ. 2) Aunque se han montado técnicas de laboratorio con comunidades microbianas, todavía no se ha podido analizar el efecto de un microrganismo con otro en ambientes naturales (es decir, no se ha podido medir la competición entre microrganismos directamente). Konopka sugiere que los estudios finos a nivel molecular , podrían revelar las actividades que estuvieran modulando la competición entre los microrganismos, como por ejemplo actividades extra-citoplasmáticas, producción de metabolitos específicos etc. 3) El reto más importante es entender las relaciones entre lo que está pasando a nivel ecológico y el comportamiento de los microrganismos individuales y las propiedades emergentes como la productividad y la resiliencia de los ecosistemas 4) Es difícil acceder y cuantificar la diversidad funcional. La mayoría de las funciones ecológicas específicas están distribuidas en un amplio número de taxones. En general se han utilizado genes específicos para conocer la abundancia de microorganismos en muestras naturales, con acercamientos de metagenómica o metaproteomica. Sin embargo, se tiene la desventaja de que los nuevos genes y enzimas no pueden reconocerse debido a que no se encuentran en las bases de datos ya que solamente se conoce un pequeño porcentaje de la función de todos los genes existentes. Por otra parte, tampoco podemos saber qué organismo está llevando a cabo una función específica en su comunidad. Konopka menciona que podemos esperar el desarrollo de tecnologías que permitan separar bacterias individualmente de su ambiente natural y amplificar sus genomas completos de manera sencilla, rápida y económica. De manera que desde ahora podamos empezar a buscar patrones a nivel de genes y proteínas más que a nivel de taxa.
Ante el cambio global, entender como funcionan los ecosistemas es un punto crucial ya que de esta manera podríamos predecir y actuar. La mayor parte de los modelos en ecología en relación a este tema no incluyen a los microorganismos a pesar de su abundantes y participación los ciclos biogeoquímicos. Por lo que si se pretende entender los ecosistemas, conocer el papel de los microorganismos seria primordial.
El problema es ¿Como se estudia algo que vagamente esta definido?. En este contexto a las comunidades se les considera como un conjunto de especies que interactúan, por lo que los ecólogos intentarían entender como se estructuran, relacionan y cambian en el tiempo. Para Clements (1916) las comunidades forman parte de un nivel con características únicas que no serían observables a otros niveles como las poblaciones y son conocidas en su mayoría como propiedades emergentes. Existe otro punto de vista un tanto más individualista donde los organismos convergen en un lugar por el tipo de ambiente sin importar con quien están.
El ambiente por un lado es muy complejo y en el caso de los microorganismos puede variar demasiado incluso por ejemplo dentro de una misma columna de agua. Por lo que para estos organismos resulta mas sencillo estudiar comunidades locales en pequeños microambientes.
¿Qué debemos analizar en una comunidad microbiana? Un primer punto es la función, como se menciono anteriormente los microorganismos participan en los ciclos biogeoquímicos, entonces es importante empezar a dilucidar como es el flujo de energía para poder realmente entender los ecosistemas. El siguiente punto son las interacciones que hasta ahora es un campo limitado, se ha podido observar competencia por los nutriente, sin embargo los autores señalan la importancia de la transferencia horizontal (THG) y la co-evolución de caracteres, un campo poco estudiado. Lo siguiente sería las propiedades emergentes, como reacciona un sistema ante un factor externo o bien interno. Luego la diversidad cuyos componentes son la riqueza y abundancia, pero parece que conocer la función puede ser más importante pues para entender los efectos del cambio ambiental estudiar la redundancia funcional podría ser clave. Se ha visto que algunas funciones se distribuyen a través de los taxa, para estas observaciones se puede utilizar una aproximación filogenética, aun que actualmente existen otras metodologías más poderosas como la metagenomica, el problema con estas nuevas herramientas es el bajo desarrollo bioinformatico y el desconocimiento de muchos genes donde al final se pierde información.
Finalmente parece que ha mayor diversidad hay mas estabilidad en el ecosistema. Sin embargo aun queda pendiente el valor de la THG que según los autores es muy relevante por lo que se recomienda hacer más experimentos y probar las teorías ecológicas.
Las comunidades microbianas están conformadas por un complejo de poblaciones que en conjunto realizan una gran variedad de funciones
que mantienen el funcionamiento de los ecosistemas y del planeta. Uno de los grandes retos no sólo comprende entender su funcionamiento,
si no el establecer los parámetros y las propiedades que permitirán definirlas. Gracias a los avances que se han obtenido con los estudios
ecológicos realizados en las comunidades de animales y plantas se ha observado que las comunidades microbinas comparten una serie de
propiedades en común, lo cual es muy útil para poder solucinar las limitantes existentes para definirlas.
Diferentes análisis de modelación en ecosistema no han podido incluir la aportación que realizan las comunidades microbianas al ecosistema
ni las interacciones que ocurren entre los micoorganismos; lo cual no sólo es importante para entender el funcionamiento del ecosistema en
la actualidad, si no para poder hacer predicciones sobre los cambios que ocurrirían en el futuro.
A través de análisis ecológicos microbianos se ha observadó que estos interactuan fuertemente unos con otros en una escala espacial
muy pequeña con una influencia importante de las condiciones ambientales. Esto ha podido ser análizado por medio de los cambios químicos que
se generan por efecto de dichas interacciones, con lo cual se han podido establecer diversas redes metabólicas que explican el funcionamiento
del ecosistema. Sin embargo, para poder obtener esta información es necesario conocer información muy puntual y general del ecosistema.
Una de las principales limitantes para el estudio de las comunidades microbianas es la falta de una base teoríca en su estudio; sin embargo,
con los diferentes análisis experimentales que se han realizado han ayudado a comprender sus mecánismos de interacción. Esta información ha
sido obtenida a nivel molecular, la cual no sólo está relacionada con su fisiología si no con sus procesos a nivel genético.
Todo esto en conjunto ha ayudado a conocer los probables mecánismos de respuesta que desarrollarían en presencia de eventos de perturbación
y que serían de gran utilidad para predecir la dinámica de respuesta del ecosistema.
Una de las características más importantes de las comunidades es su diversidad, lo cual implicaría conocer la riqueza y abundania de los taxas que las conforman. En el caso de las comunidades microbianas, los análisis realizados con la secuenciación del gen ARNr 16S se ha
podido conocer un aproximado de la magnitud de su diversidad; sin embargo, existen algunas limitantes que están relacionadas con el nivel de muestreo. Por lo cual, es importante definir la escala ecológica que se pretende analizar. Otra limitante de los análisis moleculares relacionados con su funcionalidad ha sido la incapacidad de identificar todos los genes y enzimas que participan en los diferentes procesos. A pesar de esto, los avances que se han ido generando en la metagenómica y metaproteómica se ha podido obterner más información que disminuyen esta limitante.
Con todos estos avances teorícos y experimentales que se han generado del estudio de las comunidades microbianas se ha podido comprender su
importancia que tienen en el funcionamiento y estabilidad de los ecosistemas y su capacidad de respuesta para las perturbaciones que pueden
ocurrir en el futuro. Así también, se han podido proponer diferentes estrategias que ayudarían a su análisis a diferentes escales espaciales
y de funcionalidad de los ecosistemas.
La propiedad central de la ecología de comunidades es la diversidad. Análisis del 16S de muestras ambientales han mostrado la extraordinaria riqueza de tipos filogenéticos encontrados en muchos hábitat microbianos. Los ecólogos microbianos han aprendido del quien esta ahí y esto a su vez ha incrementado el interés de conocer que están haciendo ahí. La aplicación efectiva de técnicas modernas necesita una clara delimitación de que significa una comunidad microbiana y la identificación de características especificas a esta misma.
Una comunidad es definida como un ensamble de varias especies en donde los organismos viven en un ambiente continuo e interactúan entre ellas. Esta disciplina busca analizar como se estructuran dichos ensambles, sus interacciones funcionales y como esta comunidad cambia en el tiempo y espacio. Es un cuanto problemático introducir a los microorganismos en esta definición ya que delimitar un ambiente continuo y el significado de interactuar resultan problemáticos. Además de la rigurosa definición de una comunidad microbiana existe el desafío de entender sus características esenciales a nivel fisiológico y de conducta. Desde esta perspectiva elementos tales como los flujos, interacciones y propiedades son importantes para el análisis de estas comunidades.
Sabemos que los microorganismos juegan un fuerte papel en los ciclos biogeoquímicos. El análisis del flujo de material y energía a través de estos podría ayudar a entender su ecosistema.
Se conoce que los microorganismos interactúan fuertemente unos con otros en microambientes contenidos en una comunidad local. Las interacciones entre especies microbianas es útil para entender la dinámica del ecosistema y la evolución de los organismos que viven en esta. A pesar del amplio conocimiento con el que se cuenta actualmente, el catalogo de interacciones microbianas va más allá de competencia por recursos, no solo a corto plazo (interacciones fisiológicas) sino también aquellas con mayores consecuencias que surgen de la transferencia horizontal o la co-evolución de rasgos.
Para el análisis de las comunidades y sus funciones en el ambiente, determinar la diversidad funcional es de gran importancia, es decir que funciones ecológicas son fiables si el ecosistema llegara a cambiar. En algunos casos existen genes funcionales con regiones conservadas que pueden ser utilizados para evaluar la abundancia de estos mismos en muestras naturales.
La estabilidad, resistencia y resiliencia también son conceptos importantes para la descripción de la respuesta de un ecosistema frente a una perturbación. La ecología microbiana representa una disciplina con la cual seria posible identificar los mecanismos moleculares relacionados a estos conceptos.
Todas las propiedades descritas han sido desarrolladas para la ecología de plantas y animales, sin embargo aplican para la ecología de comunidades microbianas. Sin embargo es importante preguntarse si estas los microorganismos cuentan con propiedades de comunidades propias, la comunidad del metagenoma. Gracias a mecanismos como la transferencia horizontal permiten el intercambio de información a partir de barreras filogenéticas, por tanto estas comunidades cuentan con una gran resiliencia.
What is microbial community ecology?
Actualmente, ya no es suficiente la definición de comunidad como “ensamblaje de multi-especies, que interactúan en un ambiente continuo”, los modelos ecosistémicos no logran potencializarse en las predicciones. Pues va más allá de lo que muestra la definición. Si bien sabemos que hay múltiples poblaciones interactuando, ¿pero realmente interactúan en un ambiente continuo? En el caso de los microrganismos nos comenzamos a dar cuenta que reaccionan con un microambiente, que es cambiante. La escala en los estudios de estas comunidades y su caracterización en los parámetros abióticos siguen siendo clave para entender la estructuración de la comunidad. El poder reconocer los elementos emergentes de una comunidad es parte esencial para la comprensión del funcionamiento de los ecosistemas. Pues dan servicios a partir de la catálisis de su metabolismo. Sin embargo, se ha mantenido en una caja negra la imprescindible participación de los microrganismos. actualmente a través de la secuenciación de DNA (16s) se abierto un poco la caja, permitiéndonos ver la asombrosa diversidad existente en bacterias y arqueas, ahora el poder reconocer que taxón es responsable en los procesos y quienes lo integran, empieza a ser la clave de las siguientes investigaciones para poder avanzar en este campo. El caso de NanoSims y El-FISH permiten correlacionar filogenia y grupos funcionales ¿pero estos métodos están disponibles para casi todos? ¿Podrían unos cuantos aplicar los principios de la ecología a los resultados? Y eso sin tomar en cuenta la historia evolutiva, la interacción de los organismos, siendo mucho más que competencia. El impacto de la diversidad en comprender como funciona un ecosistema, es primordial. Por ejemplo las regiones conservadas de genes funcionales pueden ser utilizadas para evaluar su abundancia en la población, permitiendo un análisis de diversidad funcional dentro del ecosistema y el nivel de redundancia que presenta. Con esto aunado la capacidad de reponerse ante una perturbación: estabilidad, resistencia, resilencia. Y sus impactos dentro de las comunidades por ejemplo la resilencia podría afectar la tasa de THG. El autor hace una revisión de los métodos que se utilizan para el estudio de las comunidades, los amplicones y técnicas de fingerprint son utilizados para evaluar la abundancia de genes funcionales pero se percibirán los miembros más abundante y no los de menor abundancia, el metagenoma es una técnica para sacar diversidad y función dentro de la comunidad, pero el resultado no da información específica de quien hace que.
Este artículo es una opinión sobre los tópicos más importantes relacionados con la ecología de comunidades bacterianas. El primer punto interesante es que los problemas de la concepción individualista vs. organísmica (que actualmente sabemos que ningún extremo es 100% adecuado) se exacerban cuando hablamos de las comunidades microbianas, debido a la poderosa influencia metabólica que las bacterias de diferentes especies pueden tener entre sí, comparados con la fuerza de las interacciones entre otros tipos de organismos. A continuación propone aumentar el rigor de algunos conceptos asociados a ecología de comunidades, pero en esto me parece que sólo el tercer concepto (que por cierto tiene un nombre muy raro , ¿indexical community?) es algo novedoso, siendo el primero un concepto algo normal en ecología de comunidades (la comunidad local) el segundo un refrito del concepto de metacomunidad, y el tercero con algo de mérito porque distingue las poblaciones que de hecho interactúan entre sí y no sólo conviven dentro de una comunidad. Algo interesante que dice es que dentro de las comunidades bacterianas es mucho más importante tomar una muestra de las condiciones ambientales, lo que me parece lógico dado la escala de las bacterias. En la tabla 1 se ponen ejemplos de comunidades de bacterias.
A continuación se mencionan algunos niveles de análisis de la ecología de comunidades microbianas, que tienen análogos directos con elementos de análisis de la ecología de comunidades “tradicional”: 1) el análisis de flujos de energía y materia , aunque en la ecología de comunidades microbiana se distingue porque se separan cualitativamente estos flujos dependiendo del tipo de metabolismo; 2) la importancia de las interacciones para la estructuración de la comunidad (cuyos principales tipos se resumen en la tabla 2); 3) el análisis de las propiedades emergentes; 4) en análisis de la diversidad, que en este caso se tiene la ventaja de que se puede hacer de una forma genómica relativamente de forma directa; 5) en análisis del funcionamiento a nivel ecosistémico, que se refiere a cuál es la relación de las propiedades como resiliencia y estabilidad y la diversidad funcional de la comunidad (conceptualizado en la figura 1), que también se distingue porque se evalúan funciones a nivel genético directamente y finalmente, una propiedad que no tiene un análogo directo. Se menciona un gran problema , que es la dificultad de inferir funciones a partir de sólo las secuencias, lo que evidentemente dificulta poner en contexto las posibles funciones (si no se saben cuáles son, menos se sabrá cómo se reparten entre especies y si se estructuran a nivel comunidad); 6) la posible integración genética de la comunidad bacteriana como un elemento que le puede proveer de una gran capacidad de adaptación: puesto que las bacterias pueden intercambiar genes casi como si nada, el metagenoma bacteriano podría ser una propiedad de la comunidad también. El artículo termina delineando algunas sugerencias de futuras direcciones de investigación, como lo son ampliar el alcance de los experimentos y tratar de hacer modelos más refinados, sobre todo, con más capacidad predictiva.
Los problemas que se encuentran en los estudios de ecología de comunidades con plantas y animales, se ven maximizados cuando se trata de comunidades microbianas y aparecen nuevos desafíos. Definir un ambiente contiguo en el mundo microbiano no es trivial, pues lo que a nosotros puede parecer un ambiente homogéneo, puede ser un conjunto de variados microambientes. De esta manera, la determinación de un ambiente y la escala a la que se consideren las diferentes interacciones biológicas dependerá del punto de vista del investigador.
Pese a ello, definir una comunidad microbiana es esencial para avanzar en el campo de la ecología y poder comprender y predecir los efectos de los cambios ambientales actuales, principalmente los influenciados por el hombre. En la revisión hacen hincapié en que más que definir una comunidad microbiana, es más importante estudiar sus características esenciales: (I) las rutas funcionales de la comunidad, es decir, el flujo de energía y materia entre los componentes de la comunidad; (II) las interacciones de la comunidad, campo en el que falta mucha experimentación para corroborar la teoría existente y el desarrollo de nuevas a a partir de nuevos descubrimientos; y (III) las propiedades emergentes de la comunidad, cuya comprensión sólo puede hacerse teniendo en cuenta a la comunidad como un todo en vez de fraccionarla.
Dentro de las propiedades emergentes de las comunidades se encuentran la diversidad taxonómica (estructura de la comunidad); la diversidad y redundancia funcional, que en conjunto con la resiliencia, resistencia y estabilidad podrían hablarnos de qué comunidades son más vulnerables a las perturbaciones. Debido a la capacidad de los microorganismos de compartir información genética a través de la transeferencia horizontal de genes, una propiedad emergente a tomar en cuenta en las comunidades microbianas sería su metagenoma. Esto le daría un potencial genético que podría influenciar por jemplo, en la resistencia de la comunidad o su redundancia funcional.
What is a mocrobial community ecology?
Me parece que es un paper muy interesante, ya que manejan el concepto de comunidad microbiana desde un punto de vista holístico, tomando en cuenta otro tipo de características que no son consideradas cuando se define a una comunidad a nivel macroscópico, asimismo, para definir a una comunidad microbiana, se tienen que tomar en cuentra “proiedades de la comunidad” que no son consideradas para los estuiosos de animales y plantas, como es el intercambio genético entre las especies y el metagenoma.
Un detalle que me parece relevante para poder definir a la comunidad microbiana, es la escala en la que se mueven los microorganismos, ya que los factores a considerar serán diferentes que los considerados en una escala macroscópica, por ejemplo, para los microorganismos es necesario considerar los elementos químicos que se encuentran en un ambiente determinado, los cuales pueden ser productos metabólicos de las microorganimso quimioheterótrofos, también se tiene que considerar las capacidades que tienen los microorganismos para contrarrestar las perturbaciones a las que se ven expuestos, por oto lado considerar el potencial genético es de extrema relevancia, debido a que pueden intercambiar material genético con mucha frecuencia.
Además con los nuevos enfoques experimentales que se tienen para el análisis de las comunidades microbianas, se pueden obtener datos que contribuyan a entender de una manera más eficiente el papel que están jugando los microorganismos dentro de las comunidades, y quizá llegar a entender el por qué de ellas.
Este artículo es una revisión sobre el concepto de ecología de comunidades microbianas y tiene importancia en cuanto a que la ecología de comunidades tradicionalmente nació con organismos superiores. ¿Cómo entendemos esto al estudiar microorganismos? En primer lugar hay un cambio radical de escala y se debe considerar que los microambientes por su naturaleza son parches y de alcance muy local (a nivel de comunidades, pero relevancia global a nivel del ecosistema). Los ambientes no son acúaticos o terrestres como en macroorganismos sino que deben surgir de análisis muy puntuales de las características fisicoquímicas del microambiente. En este análisis están los procesos geológicos y biogeoquímicos participando en el flujo de energía y materia. Y por otra parte participan los componentes bióticos, por ejemplo la competencia por recursos, interacciones metabólicas, alelopatía, señalización, propiedades de la estructura y de los niveles tróficos, o bien aspectos de evolución e historia como pueden ser la transferencia horizontal o coevolución. En todo esto, es importante en primer lugar saber qué hay, cuánto y qué hacen, en qué proporciones y quiénes, lo que se traduce en conocer la composición de especies y de genes con sus respectivas funciones bioquímicas-metabólicas, para entender mejor así su rol dentro de las comunidades, y a mayor escala el funcionamiento del ecosistema. Otros conceptos importantes son la respuesta a las perturbaciones o resistencia (el que no se pierdan funciones) y la resiliencia (capacidad de recuperarlas), o bien a largo plazo la estabilidad en el tiempo. Mi comentario sobre el artículo es que da una idea y comenta algunos aspectos relevantes que se deben considerar para entender las comunidades microbianas y su funcionamiento a escala de ecosistema. Por ejemplo, es positivo que haya diversidad de funciones y una redundancia de funciones, disponer de distintos taxa que las representan, no sólo una especie en particular lo cual es favorable para la estabilidad del ecosistema.
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