Patrones en el microbioma del transporte urbano alrededor del mundo

Se estima que hoy en día, el 55% de la población mundial habita zonas urbanas, lo cual tiene repercusiones importantes en la estructura y transmisión del microbioma humano. Una de las características de mayor interés en los microbiomas de las grandes urbes es que existe una alta frecuencia de genes de resistencia a antibióticos (AMR, por sus siglas en inglés). Gracias al abaratamiento de costos de secuenciación, en la actualidad es posible monitorear casi en tiempo real los microbiomas ambientales, no solo a nivel taxonómico, sino también a nivel funcional, incluyendo los factores de AMR. Para conocer las dinámicas del microbioma urbano alrededor del mundo se creó el proyecto MetaSUB que está formado por equipos de trabajo de los cinco continentes y ha llevado a cabo muestreos del microbioma del transporte masivo por varios años. En mayo de 2021 se publicaron los primeros resultados de este análisis que incluye más de 4,000 muestras de secuenciación de metagenoma total que abarcan 60 ciudades alrededor del mundo.

Usando muestras de 2016 a 2018, los autores encontraron una distribución bimodal de frecuencias de microorganismos en todas las muestras, lo cual significa que hubo dos conjuntos principales de comunidades bacterianas que se encontraron en la mayoría de las muestras. Se encontró un microbioma núcleo de 1,147 especies de bacterias presente en más del 97% de las muestras. Además se definió un microbioma núcleo “verdadero” de 31 especies cosmopolitas. Los phyla bacterianos prevalentes fueron Proteobacteria, Actinobacteria y Firmicutes. La bacteria del microbioma núcleo más abundante fue Cutibacterium acnes, que es una bacteria comensal de la piel humana. Un dato interesante es que los investigadores estimaron que con solamente 1,000 muestras era posible recuperar el 80% de las especies bacterianas encontradas en el total de muestras.

A pesar de que se haya encontrado un amplio microbioma núcleo, también se encontraron varias particularidades para varios grupos de muestras. Para explicar la formación de estos grupos de muestras, extrajeron los componentes principales de las muestras con un PCA y encontraron que los dos primeros estaban asociados fuertemente con el clima de donde se tomó la muestra y un poco menos con la ubicación geográfica y la superficie de muestreo. Lo mismo sucedió con la variación de los genes de AMR. En cuanto al análisis de las rutas metabólicas encontradas en estas comunidades microbianas, se encontró menos variación, lo cual probablemente se explica porque este sistema de clasificación funcional se encuentra limitado. Por el contrario, se encontró que los perfiles de genes de AMR tuvieron una mayor variación ligada al continente de muestreo, además que estuvieron relacionados a los perfiles taxonómicos.

Alrededor del 50% de las muestras incluidas en el estudio presentaron lecturas que se alinearon con algún factor de resistencia a antibióticos conocido. Además, no fue posible observar un conjunto núcleo de genes de AMR presente en todas o casi todas las muestras. La clase más común de ARM fue la resistencia a macrólido, lincosamidas y estreptograminas. El factor de resistencia más común solo se encontró en el 56% de las muestras en las que se encontró algún factor de ARM. Los mecanismos de resistencia más comunes fueron la inhibición EF-Tu, metiltransferasas del rRNA 23S y bombas de eflujo, sin embargo, ninguno de estos se encontró en más allá del 25% de las muestras. Asimismo, los agrupamientos de genes de AMR no se encontraron distribuidos de manera uniforme a lo largo de las ciudades estudiadas. En pocas palabras, los genes de ARM se encontraron con una distribución muy limitada y en baja abundancia.

Este trabajo es una verdadera cátedra en el manejo de grandes cantidades de información biológica incluso desde el manejo y procesamiento de las muestras ambientales. Asimismo, nos da una muy buena idea de qué clases de organismos y factores relacionados con ARM se encuentran en el transporte público y qué variables ambientales pueden influir en su distribución. Sin embargo, la evaluación funcional de estas comunidades microbianas fue muy somera y deja abiertas muchas preguntas que nos interesa mucho profundizar.

Danko, D., Bezdan, D., Afshin, E. E., Ahsanuddin, S., Bhattacharya, C., Butler, D. J., … & Bittner, L. (2021). A global metagenomic map of urban microbiomes and antimicrobial resistance. Cell.