La versión genética de POKEMON Go está en el intestino humano
El volumen medio del colon es de sólo unos 0,6 litros, pero es el lugar con mayor número y variedad de bacterias del cuerpo humano. Actualmente se estima que existen entre 500 y 1000 especies de estas bacterias intestinales, y el número total puede alcanzar más de diez billones [Nota 7], lo cual es muy sorprendente. Sin embargo, los humanos nunca han realizado una buena encuesta doméstica sobre estos residentes intestinales, por lo que ahora la composición exacta de las bacterias intestinales, las funciones desempeñadas por varias bacterias y las interacciones entre las bacterias no están muy claras, y mucho menos hablar sobre los efectos y efectos de estas bacterias en las células humanas, el sistema digestivo o los pensamientos y comportamientos personales. Para lograr una comprensión más profunda de la composición de las bacterias migratorias humanas, Estados Unidos invirtió 165.438+05 millones de dólares entre 2008 y 2065.438+03 para implementar el Proyecto del Microbioma Humano (HMP), que no es menos importante que el genoma humano. Plan de secuenciación [Nota 8].
HMP*** obtuvo más de 5.000 muestras de 15-18 partes del cuerpo de 242 sujetos voluntarios y descubrió que más de 10.000 tipos de microorganismos migran al cuerpo humano y se han identificado más de 800 especies bacterianas. Secuenciación preliminar del genoma (el objetivo final es completar la secuenciación del genoma de 3.000 especies bacterianas). En el proceso, el equipo de investigación descubrió que la microbiota humana ha aportado muchos genes que son indispensables para la supervivencia humana, y el número supera incluso los más de 20.000 genes que poseemos los humanos. ¡Está claro que no somos anfitriones generosos que brindan refugio a estos microorganismos, sino dependientes que debemos depender de estas bacterias migratorias para sobrevivir!
Enterobacterias: POKEMON GO no tiene núcleo, y su material genético aparece como una bola de ADN en el citoplasma. Sin embargo, las bacterias también tienen una habilidad única, y es que pueden capturar varios fragmentos de ADN del entorno e incrustarlos en su propio genoma, u obtener plásmidos (plásmidos, un tipo de ADN que contiene genes u otros fragmentos de ADN). de otras bacterias. ADN circular de factores genéticos) y se almacena en el núcleo, obteniendo así diversos genes. Otro descubrimiento importante del equipo de investigación de HMP es que las bacterias intestinales humanas también liberan y capturan varios genes en los intestinos, lo que significa que las bacterias intestinales han estado jugando en nuestros intestinos durante miles de años antes de que POKEMON Go arrasara el mundo.
Por ejemplo, los estudios han demostrado que algunas bacterias intestinales en Japón portan enzimas que digieren las algas marinas. Este gen proviene de bacterias marinas que viven de algas rojas [Nota 9]. Los residentes de América del Norte que no comen algas no portan los genes de las enzimas que digieren las algas, incluso si tienen las mismas bacterias intestinales. Aunque este mecanismo de captura de genes puede mejorar rápidamente las bacterias intestinales en nuestros cuerpos y agregar nuevas funciones, también ha causado muchas preocupaciones ocultas; por ejemplo, a los epidemiólogos les preocupa que las enterobacterias puedan adquirir genes resistentes a los medicamentos o cultivos genéticamente modificados, lo que representa una amenaza; para la salud humana y suponen una grave amenaza para la salud pública.
Inspiración de Fiji En 2011, Ilana Brito, becaria postdoctoral de la Universidad de Columbia en Estados Unidos, fue a Fiji y completó una tarea imposible: establecer solo el Proyecto de Microbiología Comunitaria de Fiji (Fiji Comp). El Dr. Brito trajo tres tanques criogénicos de nitrógeno líquido, cada uno de los cuales pesaba 15 kg, y obtuvo muestras de 300 voluntarios de cuatro aldeas remotas en sólo seis semanas. En comparación, HMP tenía un equipo de recolección de más de 10 personas, pero tomó 3 años recolectar muestras de 242 sujetos estadounidenses. La hazaña del Dr. Brito ha aportado un tesoro sin precedentes en materia de análisis genético del microbioma humano. Debido a que los fiyianos viven en familias numerosas, no hay mucha comunicación entre las aldeas y su dieta es muy simple, son muy adecuados para estudiar el flujo de genes bacterianos intestinales entre bacterias y personas.
En el verano de 2016, se publicó la primera investigación relevante del Dr. Brito en la revista de renombre internacional "Nature" [Nota 10], que contenía dos descubrimientos importantes. El primer hallazgo fue que la expresión de genes bacterianos intestinales variaba con la dieta. Por ejemplo, en las zonas rurales donde la dieta se basa principalmente en taro y plátanos, las bacterias intestinales de los aldeanos harán todo lo posible para capturar los genes necesarios para digerir y descomponer el almidón, obteniendo así nutrientes de los alimentos en los intestinos. Por el contrario, la microbiota general de los aldeanos de los pueblos pesqueros era similar a la de los aldeanos de las zonas rurales, pero los genes capturados por las bacterias intestinales variaban según su dieta.
Otro hallazgo preocupante es que la mayoría de las bacterias intestinales en Fiji son resistentes a los medicamentos. Esto puede deberse a que los antibióticos son en realidad sustancias secretadas por bacterias para combatir otras bacterias. Brito también analizó bacterias de Fiji que producen cefalosporinas naturales, un antibiótico de amplio espectro de uso común. Los investigadores concluyeron que esta cepa productora de antibióticos puede ingresar al intestino humano a medida que las personas cultivan o comen raíces y luego secretan antibióticos para desplazar a otras cepas. Este proceso puede detectar bacterias que ya son resistentes, que luego se capturan. por otras bacterias, y las bacterias que han capturado los genes resistentes a los medicamentos pueden sobrevivir mejor en los intestinos... Si este ciclo continúa, las bacterias resistentes a los medicamentos eventualmente aparecerán en los intestinos de todos. Pero una vez que los humanos sean infectados por bacterias, estos genes de resistencia tendrán la oportunidad de transferirse de las bacterias intestinales a las bacterias patógenas, formando superbacterias resistentes a los medicamentos.
Actualmente, el Dr. Brito, que se desempeña como profesor asistente en el Broad Institute, un importante centro de investigación genética en Estados Unidos, también está trabajando con estudiantes y colegas para estudiar cómo regular los intestinos a través de métodos naturales. Los genes bacterianos capturan las preferencias y la expresión genética, con la esperanza de encontrar formas de promover el bien y suprimir el mal, y aplicarlas a tratamientos clínicos.
Reflexiones sobre “Eres lo que comes para nutrirte”. La medicina tradicional china tiene desde la antigüedad un dicho que dice “eres lo que comes para nutrirte”. West que “eres lo que comes”. Estos conceptos también son confirmados por las investigaciones del Dr. Brito. Ha habido muchos incidentes de seguridad alimentaria en la provincia de Taiwán en los últimos años, lo que recuerda a la gente el consumo normal de metales pesados, dioxinas, verde de malaquita, animales muertos, conservantes, antibióticos, clembuterol, lejía, pesticidas, sabores, aceite de cocina. a melamina, plastificantes, almidón venenoso, salsa de soja venenosa, alimentos caducados, aceites desagradables, agentes que retienen agua en la carne, materias primas industriales, etc., las bacterias intestinales tenderán a capturar esos genes. ¿Qué impacto tendrá en la flora intestinal general y en la población bacteriana?
Por ejemplo, quizás los genes expresados o los metabolitos secretados por las bacterias intestinales para resistir los aditivos antes mencionados aumenten el riesgo de cáncer colorrectal [Notas 11, 12]; Cáncer en la provincia de Taiwán De hecho, el aumento es rápido y la tendencia es cada vez más joven. Quizás en el futuro, la investigación del Dr. Brito pueda conducir a una terapia que pueda optimizar directamente el estado genético de las bacterias intestinales, pero antes de que ocurra este milagro, todos todavía tienen que trabajar duro para ajustar la dieta y los hábitos de estilo de vida más fundamentales para garantizar que el intestino ¡Las bacterias sólo capturan los genes superpoderosos que promueven la salud!
Nota: *Las "células" mencionadas aquí se refieren a células con material genético y capacidad de dividirse, es decir, glóbulos rojos, plaquetas y otras células sanguíneas sin núcleo y factores reproductivos como óvulos que no pueden dividirse y se reproducen de forma independiente no se incluyen el número total de células humanas. Sin embargo, el número total de células incluye aquí neuronas con una capacidad de división muy limitada. * *La llamada "metaplasia" significa que bacterias extrañas se asientan y multiplican en una determinada parte del cuerpo humano, pero alcanzan un estado de equilibrio con las células humanas y no desencadenan una respuesta inmune ni destruyen las células humanas, e incluso pueden proporcionar muchos beneficios positivos. Y cuando la inmunidad del cuerpo humano es baja, también puede aumentar en número y causar infección.
Referencias: 1. Los humanos portan más células bacterianas que los humanos. Scientific American 2007; Scientific American/Artículo/Extraños pero verdaderos humanos tienen más células bacterianas que los humanos/2. Sender R et al revisaron las estimaciones del número de células humanas y bacterianas en humanos. Preimpresión en bioRxiv 2015; dx.doi/10.1101/036103 3. Los científicos han derribado el mito de que en nuestro cuerpo hay más bacterias que células humanas. Naturaleza 2016; dx.doi/10.1038/naturaleza. Schmidt K et al. La ingesta de prebióticos redujo las respuestas de cortisol al despertar en voluntarios sanos y alteró sus sesgos de humor. Psicofarmacología (Berl) 2015;232:1793-801.5. El consumo de productos lácteos fermentados que contienen probióticos modula la actividad cerebral. Gastroenterología 2013;144:1394-401.6. El inconsciente colectivo: cómo los microbios intestinales dan forma al comportamiento humano. Psychiatry Res 2015;63:1-9.7. Dagenho V & Salvatore F. El papel de la microbiota intestinal en la salud. Acta Clin Chem 2015;451(Pt A):97-102. 8. Proyecto Microbioma Humano de PJ et al.: Explorando la parte microbiana de nosotros mismos en un mundo cambiante. Nature 2007;449:804-10.9. Hermann JH et al. Transferencia de enzimas activas en carbohidratos de bacterias marinas a la microbiota intestinal japonesa. Nature 2010;464:908-12.10. Los genes móviles en el microbioma humano están estructurados desde escalas de conjunto hasta escalas individuales. Nature 2016;535:435-9.11. Muerte microbiana y carcinogénesis de colon: ¿puede considerarse el cáncer de colon una enfermedad relacionada con bacterias? Treat Adv Gastroenterol 2013;6:215-29.12 Zhang et al. El impacto de las bacterias intestinales en la salud y las enfermedades humanas. int J Mol Sci 2015;16:7493-519.13. Alison Abbott (2016) Los científicos rompen el mito de que tenemos más bacterias que células humanas en nuestro cuerpo. Noticias naturales.
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Tema: ADN, tracto respiratorio, genes, pruebas genéticas, tecnología genética, células, bacterias intestinales