Investigadores de todos los continentes dieron a conocer en el mes de junio lo que podría considerarse como el primer catálogo mundial del ecosistema microbiano de las zonas urbanas. Por medio de 4.728 muestras recolectadas en las calles, en las suelas de los calzados, en el transporte público y en los hospitales durante un lapso de tres años, el grupo elaboró un mapa genético de la microbiota –el conjunto de las bacterias, los virus, los hongos y otros microorganismos– de 60 ciudades de 32 países, tres de ellas en Brasil. Uno de los hallazgos principales del estudio indica que existen 31 especies de bacterias que aparecen en el 97 % de las muestras. Estas conforman el núcleo central de los microorganismos predominantes en los centros urbanos de todo el planeta.
Dentro de ese grupo hay tres bacterias que despuntan por su gran abundancia: Cutibacterium acnes, que prolifera en la epidermis humana y propicia la aparición de espinillas; Bradyrhizobium sp. BTAi1, un microorganismo presente habitualmente en el suelo, que fija el nitrógeno en las plantas, y Micrococcus luteus, una bacteria que vive en el suelo y en la piel humana y a la que se ha relacionado con eventos esporádicos de infecciones adquiridas en los hospitales. En total, el trabajo identificó 4.246 especies de microorganismos. Entre las nuevas especies aún no catalogadas por la ciencia, se registraron 10.928 virus, 1.302 bacterias y dos arqueas (seres unicelulares similares a las bacterias). El Sars-CoV-2, causante del covid-19, es un virus de ARN y no figura en el estudio, que se centró en los microorganismos con genomas de ADN. Además, las muestras del microbioma urbano se obtuvieron antes del surgimiento de la pandemia.
A partir de este tipo de monitoreo puede observarse la dispersión de los microorganismos a nivel local, en el interior de las ciudades, y realizarse un seguimiento de su dispersión a escala global, algo de gran utilidad en un contexto de pandemia, además de detectar los genes de resistencia a los antibióticos en el caso de las bacterias. Este estudio es fruto de un trabajo mancomunado entre científicos especializados en genómica, análisis de datos, ingeniería, epidemiología y salud pública que conforman el consorcio MetaSUB, abreviatura de Metagenómica y Metadiseño de Trenes Metropolitanos y Biomas Urbanos.
El origen de este proyecto se remonta a 2013, cuando el genetista Christopher Mason, de la Universidad Cornell, en Estados Unidos, empezó a recolectar muestras microbiológicas en el metro de Nueva York. “Cada vez que nos sentamos en el metro, probablemente estamos viajando junto a una especie de microorganismo totalmente nueva”, dice Mason, en el material de difusión del trabajo. Tan pronto como el genetista estadounidense publicó su primer trabajo sobre el tema, recibió consultas de investigadores de todo el mundo interesados en realizar análisis similares en sus ciudades. Entre ellos estaba el biólogo molecular brasileño Emmanuel Dias-Neto.
“A comienzos de la década de 2010, empecé a investigar la asociación entre las bacterias y la aparición del cáncer bucal. A menudo regresaba en el metro a mi hogar y me preguntaba qué microorganismos viajarían allí conmigo y cómo hacer para estudiarlos. Un colega había leído algo sobre un proyecto similar en Nueva York. Me puse en contacto con los autores del trabajo y me convocaron para que participara en la primera reunión, en 2016”, recuerda el director del consorcio MetaSUB para América del Sur y jefe del Laboratorio de Genómica Médica del Centro Internacional de Investigaciones (Cipe) del A.C.Camargo Cancer Center. Dias-Neto coordinó la recolección de las 199 muestras brasileñas que formaron parte del estudio en las ciudades de Ribeirão Preto, en el interior del estado de São Paulo, Río de Janeiro y São Paulo.
CDC / Bobby Strong | NIAID | CDC / Betsy Crane
Imágenes de tres de los microorganismos hallados con mayor frecuencia en el microbioma de las ciudades (de arriba abajo): las bacterias Cutibacterium acnes, Staphylococcus epidermidis y Micrococcus luteusCDC / Bobby Strong | NIAID | CDC / Betsy CraneEl protocolo de recolección de las muestras incluye el uso de un swab, una especie de hisopo o bastoncillo de algodón con material sintético en su extremo. Este hisopo se sumerge en una solución que preserva el ADN y su punta húmeda se frota durante tres minutos en la superficie elegida para la toma de la muestra. También se registran datos tales como las coordenadas de latitud y longitud, la temperatura, la humedad del aire y la cantidad de gente que circula por el lugar. El material se coloca entonces en un tubo que no necesita refrigeración. Todas las recolecciones realizadas en el mundo se envían a Nueva York, donde se las analiza en un mismo dispositivo, siguiendo la misma metodología. “Unas 30 de esas muestras provenían de São Paulo, especialmente de los bancos de plazas y parques como el Trianon, en la avenida Paulista, y de las dependencias del A.C.Camargo”, relata Dias-Neto. Además de lugares públicos, las bicicletas de uso común y las suelas de calzados, las recolecciones de Río de janeiro incluyeron el metro y la Fundación Oswaldo Cruz (Fiocruz), y en Ribeirão Preto, el campus de la Universidad de São Paulo (USP) y las paradas de autobuses. Los investigadores Houtan Noushmehr, de la USP, y Milton Ozório Moraes, de la Fiocruz, también participaron en el estudio.
En la capital paulista, el Monumento às Bandeiras proporcionó una muestra interesante. En algunos puntos de la superficie de la escultura, se detectaron dos comunidades de microorganismos diferentes en pugna. Por encima de una película biológica blanquecina, compuesta por bacterias, se había formado otra película oscura de hongos. “Para invadir el espacio de las bacterias, los hongos producen sustancias antibacterianas. Las bacterias, a su vez, se defienden produciendo sustancias antifúngicas”, explica Dias-Neto. “Secuenciamos ese borde de contacto entre los biofilmes con la esperanza de hallar algo que pueda dar origen a un fármaco”.
La información reunida por el MetaSUB podría ser útil en las investigaciones criminales. Aunque existe un grupo de microorganismos comunes a los microbiomas de las zonas urbanas a escala global, cada ciudad mapeada presenta un conjunto peculiar de microorganismos que funciona como una firma exclusiva de su microbioma. En São Paulo, por ejemplo, hay una especie de virus (Meleagrid alphaherpesvirus 1) y dos de bacterias (Pandoraea vervacti y Paraburkholderia terrae) consideradas típicas del conjunto de microorganismos de la ciudad. En Río de Janeiro, ese papel se le atribuye a una cianobacteria (Prochlorococcus sp. MIT 0604), un microorganismo que realiza fotosíntesis y al que antiguamente se lo denominaba alga azul, y a dos virus que infectan cianobacterias (Synechococcus phage S-SSM4 y Synechococcus phage S-SM1). A nivel forense, por ejemplo, esto puede utilizarse para determinar el material biológico presente en la suela del calzado de una persona y saber en qué ciudad estuvo”, resalta Dias-Neto.
El Meta-SUB pone a disposición una herramienta de visualización online, a través de la cual se puede navegar en un mapamundi para conocer en detalle las muestras recogidas en cada localidad. Es posible, por ejemplo, buscar por tipo de microorganismo y verificar en qué ciudades se encuentra presente. El proyecto publicará a la brevedad un artículo con los datos recopilados en el marco de las Olimpíadas de 2016, celebradas en Río de Janeiro. En el estudio se está evaluando si la presencia de turistas provenientes de todo el mundo –que trajeron el microbioma típico de sus ciudades y entraron en contacto en el metro carioca con las bacterias y virus presentes en la capital fluminense– alteró el perfil de los microorganismos que se encuentran en Río de Janeiro.
Otra investigación global, coordinada por Manuel Delgado-Baquerizo, de la Universidad Pablo de Olavide (UPO), en España, estudió la comunidad microbiana oculta en el suelo de parques y jardines de 56 ciudades del mundo en 17 países, entre ellas Pekín, en China, Santiago, en Chile, y Belo Horizonte, en Brasil. El interés por este tema se debe al hecho de que la población humana a menudo entra en contacto con los microorganismos de las áreas verdes urbanas cuando se practican deportes o actividades de esparcimiento, un tipo de intercambio que fortalece el sistema inmunológico. Este trabajo, publicado en julio en la revista Science Advances, señala que los parques y jardines urbanos poseen una diversidad de microorganismos diferente a la de los ecosistemas naturales cercanos. Este es un patrón que se repite en todo el mundo. En comparación con las áreas naturales lindantes con las ciudades, los suelos de parques y jardines propician el desarrollo de una proporción mayor de hongos patógenos para las plantas y un menor predominio de organismos simbióticos que favorecen el crecimiento de la vegetación. Estos suelos de las áreas verdes de las ciudades también contienen un porcentaje mayor de genes asociados a patógenos humanos, a la resistencia a los antibióticos y a la protección contra el estrés ambiental.
“Observamos que las comunidades microbianas de los parques de diferentes ciudades difieren menos unas de otras y son más homogéneas que las de áreas naturales como las selvas”, explica Gabriel Peñaloza-Bojacá, quien realiza un doctorado en biología vegetal en la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG) y recolectó muestras del suelo en el Área Metropolitana de Belo Horizonte, en áreas verdes urbanas y en campo abierto. “Nuestros análisis revelan una similitud mayor en la composición de la comunidad de arqueas, bacterias, hongos y protistas (organismos unicelulares eucariotas, es decir, células con núcleo) en los 56 espacios verdes urbanos estudiados que en los ecosistemas naturales respectivos”.
Artículos científicos
DANKO, D. et al. A global metagenomic map of urban microbiomes and antimicrobial resistance. Cell. 26 may. 2021.
DELGADO-BAQUERIZO, M. et al. Global homogenization of the structure and function in the soil microbiome of urban greenspaces. Science Advances. 9 jul. 2021.
