Hologenomics es la ómicas estudio de hologenomes . Un hologenoma es el conjunto completo de genomas de un holobionte , un organismo junto con todos los microbios cohabitantes , otras formas de vida y virus . [1] Mientras que el término hologenoma se originó a partir de la teoría de la evolución del hologenoma , que postula que la selección natural ocurre en el nivel del holobionte, [2] la hologenómica utiliza un marco integrador para investigar las interacciones entre el huésped y sus especies asociadas . Los ejemplos incluyen microbio intestinal [3]o genomas virales [4] vinculados a genomas humanos o animales para la investigación de la interacción huésped-microbio. [5] También se han utilizado enfoques hologenómicos para explicar la diversidad genética en las comunidades microbianas de esponjas marinas . [6]
Historia
Los orígenes de la hologenómica giran en torno a la teoría de la evolución del hologenoma, que describe organismos multicelulares individuales , microbios y virus que establecen relaciones simbióticas y experimentan coevolución juntos. [2] [7] Richard Jefferson introdujo el término "hologenoma" para describir el genoma del anfitrión-simbionte como una unidad evolutiva. [8] Antes de esto, Lynn Margulis usó el término 'holobionte' para describir a los huéspedes y sus especies asociadas como una unidad ecológica. [9]
Coevolución eucariotas-procariotas
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/7/7d/The_sponge_hologenome.jpg/440px-The_sponge_hologenome.jpg)
La evidencia más temprana de interacciones multicelulares-unicelulares se observa en las esponjas, que son un sistema hologenómico bien estudiado. Los poríferos se describen a menudo como holobiontes porque albergan una amplia gama de bacterias , arqueas y algas . Se ha observado que las comunidades microbianas presentes facilitan las funciones metabólicas y las respuestas inmunitarias . [10] La descendencia hereda estas colonias microbianas por transmisión vertical y / u horizontal . [10] Las colonias simbiontes se transfieren a través de los gametos parentales en transmisión vertical, mientras que la descendencia adquiere las mismas colonias de su entorno en transmisión horizontal. La transmisión vertical también se observa en organismos terrestres como C. ocellatus , donde las gammaproteobacterias en el intestino de los padres se transfieren verticalmente a través de la contaminación del huevo. [11]
Crítica
La evolución de la teoría del hologenoma no está totalmente aceptada y la investigación sobre la filogenética del huésped microbiano está en curso. En lugar de la selección de corales con ciertas comunidades microbianas simbióticas, el blanqueamiento de los corales puede ser simplemente el resultado de factores de estrés ambiental , y la presencia de bacterias en el coral blanqueado puede explicarse simplemente como una colonización oportunista . [12] Las pruebas de ubicuidad también revelaron muchos simbiontes bacterianos y de algas diferentes que no están asociados con una sola especie de coral, [13] lo que sugiere que la hologenómica solo identifica y valida las interacciones mecánicas entre patógenos , microbios y sus huéspedes. [14]
Ejemplos de descubrimientos con enfoques hologenómicos
- Secuenciación de nanoporos : el perfil de genomas de orgánulos en el holobionte C. ashmeadii reveló que Rhodospirillaceae era dominante entre seis supuestos endosimbiontes . [15]
- Secuenciación de rRNA 16S : se perfilaron comunidades microbianas específicas de esponja con secuenciación de genes de rRNA y rRNA, lo que proporciona información sobre la diversidad bacteriana y la actividad de esas comunidades. [dieciséis]
- ADN metagenómico : los perfiles genéticos de los microbiomas de esponja se compararon con las comunidades planctónicas circundantes. [17] Los genes de la función principal de los simbiontes microbianos expresaron patrones consistentes de filogenia y función que difieren de las muestras planctónicas, lo que demuestra la coevolución del simbionte del huésped. [17]
Aplicaciones
Medicamento
Se plantea la hipótesis de que la incidencia continua de enfermedades no infecciosas es el resultado de la modernización que reduce la diversidad de microbios simbióticos. [14] El microbioma humano también se ha correlacionado con numerosas etiologías de enfermedades no transmisibles , como trastornos cerebrales, [18] cáncer, [19] [20] y enfermedades cardíacas. [21] Las interacciones entre el microbioma humano y la salud humana son complejas y sugieren un enfoque hologenómico.
Los biomarcadores de enfermedades se pueden encontrar investigando el estilo de vida, las diferencias genómicas y los perfiles de ARNm / proteínas / metabolitos del paciente y su microbiota. [14] Para investigar microbiomas y específicamente subcomunidades de microbiota que pueden contribuir a un fenotipo de enfermedad , se recomiendan estudios longitudinales ya que todos tienen un microbioma personalizado con pequeñas diferencias en los filotipos del microbioma . [14] Luego, se puede desarrollar un plan personalizado que maneje el microbioma de una persona, con prebióticos que nutren microbios endógenos beneficiosos y probióticos que manipulan el hologenoma de una persona. [22]
Inmunología
Se ha encontrado mutualismo condicional , donde los parásitos tienen efectos mutualistas bajo ciertas condiciones ambientales / ecológicas, con interacciones holobiontes-holobiontes. [23] Se sabe que la maduración de los sistemas inmunitarios del huésped de mamíferos implica la flora gastrointestinal . [24] Comprender el reconocimiento de microorganismos de la invasión de patógenos extraños y cómo la inmunidad del huésped favorece al simbionte más ideal puede ayudar a descubrir nuevos tratamientos terapéuticos para combatir enfermedades en evolución.
Ver también
- Pangenoma
- Superorganismo
Referencias
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