Resistencia de antibióticos en microbiomas naturales

RESISTOMAS DE ANTIBIÓTICOS EN MICROBIOMAS DE PLANTAS.

Los microbiomas asociados con las plantas pueden alterar los rasgos del microbioma humano importantes para la salud humana, pero esta alteración se ha pasado por alto en gran medida. El microbioma de la planta es una interfaz entre las plantas y el medio ambiente, y proporciona muchas funciones del ecosistema, como mejorar la absorción de nutrientes y proteger contra el estrés bióticos y abiótico. El microbioma de la planta también representa una vía importante por la cual los humanos están expuestos a microbios y genes consumidos con alimentos, como bacterias patógenas, bacterias resistentes a los antibióticos y genes de resistencia a los antibióticos. En esta revisión, destacamos los principales hallazgos sobre la composición y función del microbioma de la planta y subrayamos el potencial de los microbiomas de las plantas en la resistencia a la diseminación a través del consumo de alimentos o el contacto directo.

RESISTOMA DEL MICROBIOMA DE LA PLANTA

El microbioma de la planta representa una vía importante a través de la cual los humanos están expuestos a bacterias resistentes a los antibióticos y genes de resistencia que están presentes de forma natural en el medio ambiente (Fig. 1). Nuestro conocimiento de los resistomas antibióticos en los entornos no clínicos está aumentando rápidamente a partir del estudio de plantas de tratamiento de aguas residuales y operaciones intensivas de alimentación animal, dos importantes reservorios artificiales de resistomas antibióticos (1-4), estudios de la posible propagación, sin embargo, la resistencia a los antibióticos del ambiente se ha centrado principalmente en la evolución de los resistomas antibióticos en el suelo y las aguas residuales, prestando atención a la posterior propagación de la resistencia a los antibióticos a través de microbiomas de plantas. Aquí destacamos el impacto potencial del resistoma microbiomico de la planta en la salud humana y sugerimos que es necesario investigar más en el consumo de alimentos.

MICROBIOMAS DE PLANTAS: ¿QUIÉN ESTA AHÍ?

Las plantas, como todos los eucariotas, se han desarrollado en un mundo microbiano y, por lo tanto, no crecen como organismos axénicos en la naturaleza, si no que están pobladas por diversos microorganismos, conocidos como microbioma vegetal [5-7]. Los microorganismos generalmente pueden colonizar todos los tejidos de la planta (8) en la filosfera (9), los componentes aéreos de las plantas, así como en la rizosfera, el hábitat subterráneo de las raíces de las plantas [10]. Nuestro conocimiento del microbioma de la planta se retrasó históricamente con respecto al conocimiento del microbioma humano. Sin embargo, los avances en las tecnologías de secuenciación de la próxima generación y las herramientas bioinformática han mejorado la precisión y la asequibilidad lo suficiente como para estudiar la composición y función del microbioma vegetal [11,12]. Se está obteniendo una gran cantidad de información filogenética sobre microbios vegetales que se está expandiendo rápidamente, lo que demuestra que las plantas se unen a una gamma principal de socios microbianos [13,16]. Estudios recientes han informado que sólo unos pocos phyla (Actinobacteria, Bacteroides, Firmicutes y Proteobacterias) son dominantes en microbiomas de plantas en una variedad de especies como Arabidopsis thaliana [17,18], Brassica chinesis [19], Glycine max [13,20], Vitis vinifera [21] y varias especies de árboles [22]. La presencia de algunos microorganismos puede deberse a eventos estocásticos [12], pero un grupo central de cepa adaptada al hospedador se ha identificado de manera consistente en la filosfera [5]. Varios estudios también han intentado identificar el microbiota central en plantas filogenéticamente distintas o accesiones múltiples de una sola especie de planta, o que ocupan más de un compartimiento de plantas [5,13,21]. La evidencia sugiere una comunidad central global y extensa en todas las especies hospedadoras, espacio y tiempo.

TABLA 1

Además de los métodos independientes de cultivo basados en genes marcadores de perfil o secuenciación metagenómica, los aislamientos también son importantes para la validación funcional de las predicciones in silico. El análisis de genomas aislados puede superar la profundidad de secuenciación limitada, proporcionar un contexto genómico y evolutivo para genes individuales, y permitir el acceso a los genomas para los organismos [23]. El análisis del genoma completo de aislamientos de Rhizobiales combinados con 16SrRNA estudios de gen RNA del microbiota raíz relación evolutiva entre el rizobio simbiótico y el microbiota de la raíz en A. Thaliana [24], e indicó que el rizobio simbiótico de las leguminosas (Lotus japonicus) podría impulsar el establecimiento de comunidades distintivas de la rizosfera radicular [25].

La filosfera es relativamente pobre en nutrientes y está sujeta a extremos de temperatura, radiación y humedad [9]. En contraste, la rizosfera es una región rica en nutrientes y diversas comunidades microbianas, influenciadas por el depósito de mucilago de las plantas y exudados de la raíz que modulan las interacciones planta-microbio [26,27]. Las plantas se comunican activamente con las comunidades de suelos microbios altamente complejas que rodean a través de las plantas para ensamblar un rizobioma limitado taxonómicamente [28]. Por ejemplo, el microbiota de la raíz de A. Thaliana, una planta modelo común para el estudio de la biología molecular y la genética, tiene consistencias compositivas sustanciales no solo en múltiples suelos continentales sino también en múltiples linajes de Arabidopsis [15,17,29].

MICROBIOMAS DE PLANTAS: ¿QUE HACEN?

Las plantas ya no pueden ser consideradas como seres independientes, el concepto holobionte sugirió que los hospedadores de plantas y todos sus microbios constituyentes deberían considerarse y estudiarse como una sola entidad [130]. Por lo tanto, la aptitud de la planta es una consecuencia de la planta en sí misma y sus microbios asociados. El microbioma de la planta, como el segundo genoma de la planta, puede influir en los fenotipos del huésped, como el crecimiento y la tolerancia a patógenos, plagas y estrés ambiental [5, 29, 31,33]. Se ha sugerido que el sistema planta-raíz, donde los nutrientes se obtiene de las plantas mas expuestas a los microbios cercanos, es funcionalmente análogo al sistema gastrointestinal animal [34,35]. Un creciente cuerpo de evidencia ha indicado la importancia de la diversidad taxonómica y genética de los microbiomas de raíz y sus interacciones con las plantas para estimular el crecimiento de las plantas y disminuir la susceptibilidad a enfermedades causadas por hongos patógenos, bacterias, virus y nematodos [28,36,38]. La domesticación de las plantas, uno de los mayores logros de raza humana, puede haber afectado el ensamblaje y las funciones de los microbiomas rizosféricos [39]; esto merece más atención porque las plantas en ambientes naturales tienden a ser más diversas, como microbios potencialmente más beneficiosos, y la transición a sistemas agrícolas pudo haber obstaculizado interacciones beneficiosas entre plantas y microbios como resultados de la perdida de la diversidad microbioma del suelo.

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