Los microbios intestinales pueden ser claves en la evolución cerebral
Los microbios que favorecen la producción de más energÃa metabólica podrÃan ser clave para la evolución de cerebros grandes, según un estudio publicado en Microbial Genomics.
El tejido cerebral es uno de los más costosos en términos de energÃa del cuerpo y, como resultado, los mamÃferos con cerebros más grandes requieren más energÃa para sustentar el crecimiento y el mantenimiento del cerebro. Aún no está claro qué cambios biológicos exactos permitieron a los ancestros humanos satisfacer las altÃsimas necesidades de energÃa a medida que desarrollaban cerebros más grandes.
Un estudio de la Universidad Northwestern señala el papel de los microbios intestinales, pequeños organismos vivos en nuestro sistema digestivo que ayudan a descomponer los alimentos y producir energÃa.
En un experimento de laboratorio controlado, los investigadores implantaron microbios de dos especies de primates de cerebro grande (el ser humano y el mono ardilla) y una especie de primate de cerebro pequeño (el macaco) en ratones.
Sus hallazgos mostraron que los ratones con microbios de especies de primates de cerebro grande producÃan y utilizaban más energÃa, mientras que los que tenÃan microbios de especies de cerebro pequeño almacenaban más energÃa en forma de grasa.
Los datos son los primeros que muestran que los microbios intestinales de diferentes especies animales dan forma a variaciones en la biologÃa entre especies animales y respaldan la hipótesis de que los microbios intestinales podrÃan influir en la evolución al cambiar el funcionamiento del cuerpo de un animal.
El estudio ofrece una nueva perspectiva sobre la evolución humana, en particular la evolución de nuestros grandes cerebros.
Estudios anteriores han comparado la influencia de los genes y el medio ambiente en primates con cerebros más grandes y más pequeños. Sin embargo, hay muy pocos estudios que comparen cómo los diferentes primates utilizan la energÃa. Incluso hay menos información disponible sobre cómo se desarrolla el metabolismo en diferentes especies de primates.
"Sabemos que la comunidad de microbios que vive en el intestino grueso puede producir compuestos que afectan aspectos de la biologÃa humana, por ejemplo, provocando cambios en el metabolismo que pueden conducir a la resistencia a la insulina y al aumento de peso", dijo la primera autora del estudio, Katherine Amato, profesora asociada de antropologÃa en Northwestern.
"La variación en la microbiota intestinal es un mecanismo inexplorado en el que el metabolismo de los primates podrÃa facilitar diferentes requisitos energéticos del cerebro", dijo Amato.
Después de introducir los microbios intestinales en ratones libres de microbios, los investigadores midieron los cambios en la fisiologÃa de los ratones a lo largo del tiempo, incluyendo el aumento de peso, el porcentaje de grasa, la glucosa en ayunas, la función hepática y otros rasgos. También midieron las diferencias en los tipos de microbios y los compuestos que producÃan en cada grupo de ratones.
Los investigadores esperaban encontrar microbios de diferentes primates que llevarÃan a diferencias en la biologÃa de los ratones inoculados con ellos. También esperaban que los ratones con microbios humanos tuvieran la mayor diferencia en biologÃa con respecto a los ratones con microbios de las otras dos especies.
"Si bien vimos que los ratones inoculados con humanos tenÃan algunas diferencias, el patrón más fuerte fue la diferencia entre los primates de cerebro grande (humanos y monos ardilla) y los primates de cerebro más pequeño (macacos)", dijo Amato.
Los ratones a los que se les administraron microbios de humanos y monos ardilla tenÃan una biologÃa similar, a pesar de que estas dos especies de primates de cerebro más grande no son parientes evolutivos cercanos entre sÃ. Esto sugiere algo más que una ascendencia compartida: es probable que el rasgo compartido de tener cerebros grandes sea el que impulsa las similitudes biológicas observadas en los ratones inoculados con sus microbios.
"Estos hallazgos sugieren que cuando los humanos y los monos ardilla desarrollaron por separado cerebros más grandes, sus comunidades microbianas cambiaron de manera similar para ayudar a proporcionar la energÃa necesaria", dijo Amato.
En estudios futuros, los investigadores esperan realizar el experimento con microbios de otras especies de primates que varÃen en tamaño cerebral. También les gustarÃa recopilar más información sobre los tipos de compuestos que producen los microbios y reunir datos adicionales sobre los rasgos biológicos de los huéspedes, como la función inmunológica y el comportamiento.
