Cada ciudad tiene su propia huella microbiana

Las ciudades se definen por su geografía, su clima, sus monumentos, sus gentes... pero también por sus microorganismos. Un estudio global de los microbios de 60 ciudades ha encontrado que cada una tiene una huella microbiana única.

Metro de Pekín en hora punta

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Foto: iStock

"Cada ciudad tiene un 'eco molecular' propio que es resultado de los microbios que la definen", cuenta Christopher Mason. Mason es profesor en el Weill Cornell Medical College y autor principal de un artículo bajo el título A global metagenomic map of urban microbiomes and antimicrobial resistancese acaba de convertir en el estudio metagenómico global más grande de microbiomas urbanos, es decir, la investigación más extensa jamás realizada en el que se han analizado los virus y bacterias tanto del aire como de las superficies de varias ciudades de todo el mundo.

El trabajo, el cual se publica esta semana en la revista especializada Cell, es producto de un proyecto internacional que secuenció y analizó las muestras recolectadas de los sistemas de transporte público y los hospitales de 60 ciudades de todo el mundo e incluye el análisis y registro para todas las especies microbianas identificadas, entre las que se incluyen miles de virus y bacterias.

"Si me dieras tu zapato, podría decirte con un 90% de precisión la ciudad del mundo de donde vienes"

Los hallazgos se basan en 4.728 muestras tomadas de ciudades de seis continentes en el transcurso de tres años y representan el primer catálogo mundial sistemático del ecosistema microbiano urbano. Además de las distintas firmas microbianas en varias ciudades, el análisis reveló un conjunto de 31 especies que se encontraron en el 97% de las áreas urbanas muestreadas. Los investigadores identificaron 4.246 especies conocidas de microorganismos urbanos, pero también encontraron que cualquier muestreo posterior probablemente continuará encontrando especies desconocidas, lo que destaca el potencial de los descubrimientos relacionados con la diversidad microbiana y las funciones biológicas que desempeñan en los entornos urbanos. Quizá es por ello que Mason afirma con rotundidad que "si me dieras tu zapato, podría decirte con un 90% de precisión la ciudad del mundo de donde vienes".

Un ecosistema en cada centímetro

El proyecto comenzó en 2013, cuando Mason empezó a recolectar y analizar muestras microbianas en el sistema de metro de la ciudad de Nueva York. Después de publicar sus primeros hallazgos, fue contactado por investigadores de todo el mundo que querían hacer estudios similares en sus propias ciudades, por lo que desarrolló un protocolo para recolectar las muestras y publicó un video instructivo en YouTube.

Tras la recolección de las primeras muestras, se realizó el análisis y ensamblaje de secuencias de ADN y ARN en una supercomputadora del Extreme Science and Engineering Discovery Environment- XSEDE por sus sigla en inglés-, un sistema virtual único que los científicos pueden utilizar para compartir de forma interactiva recursos, datos y experiencia, y cuyos resultados condujeron al descubrimiento de 10.928 virus y 748 bacterias que no estaban presentes en ninguna base de datos de referencia.

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Pero si por algo destaca el proyecto de Mason es por sus implicaciones a la hora de detectar brotes de infecciones conocidas y desconocidas, así como para estudiar la prevalencia de microbios resistentes a los antibióticos en diferentes entornos urbanos. Por ejemplo ya en 2016 el consorcio -Metagenomics and Metadesign of Subways and Urban Biomes -MetaSUB- creado por Mason, realizó un análisis microbiano integral de las superficies de la ciudad de Río de Janeiro y sus mosquitos antes, durante y después de los juegos Olímpicos. Otro proyecto, en esta ocasión lanzado en 2020, se centra en la actualidad en investigar la prevalencia del SARS-CoV-2 y otros coronavirus en gatos domésticos.

Otro de los resultados derivados del trabajo de Mason lo encontramos, por ejemplo, en el trabajo los investigadores de MetaSUB, Andre Kahles y Gunnar Rätsch, quienes lanzaron un portal web con capacidad de búsqueda llamado MetaGraphen elque indexan todas las secuencias genéticas conocidas -incluidos los datos de MetaSUB-, con el que pueden relacionar cualquiera de los elementos genéticos conocidos o recién descubiertos con su ubicación en la Tierra , y el cual se presume una herramienta muy potente para el descubrimiento de nuevas interacciones microbianas y sus funciones.

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"Hay millones de especies en la Tierra, pero tenemos una referencia completa y sólida del genoma de sólo 100.000 a 200.000 en este momento", cuenta Mason, quien explica que el descubrimiento de nuevas especies puede ayudar con la construcción de árboles genealógicos microbianos para comprobar cuán relacionadas pueden estar las diferentes especies entre sí.

"Los hallazgos también tienen muchas aplicaciones prácticas potenciales", continúa. "Según los datos de secuencia que hemos recopilado hasta ahora, ya hemos encontrado más de 800.000 nuevas matrices CRISPR". "Además, los resultados indican la presencia de nuevos antibióticos y pequeñas moléculas prometedores para el desarrollo de fármacos, y uno de los siguientes pasos en nuestra investigación es sintetizar y validar algunas de estas moléculas y luego ver qué hacen médica o terapéuticamente", "Cuando la gente piensa en la biodiversidad a menudo lo hace en términos de un selva tropical, pero algo muy parecido tiene lugar en la barandilla de las escaleras de un metro o en el banco de cualquier ciudad, que es donde podríamos encontrar las moléculas para nuevas terapias y tratamiento médicos, concluye.