O microbioma humano no contexto evolutivo



Desde o primeiro estudo de uma comunidade microbiana, em 1990, por meio do sequenciamento do gene 16S rRNA, o estudo de microbiomas avançou rapidamente. Isso foi possível devido ao desenvolvimento paralelo de novas técnicas de sequenciamento e ferramentas computacionais. Os resultados desses estudos elucidaram diversas questões assim como evidenciaram muitas outras.


Grande parte dessas descobertas estão relacionadas com o maior conhecimento a respeito das interações entre os microrganismos e seus hospedeiros. Os microrganismos interagem o tempo todo com outros microrganismos e com o ambiente (seja um hospedeiro ou um ambiente natural). E essas interações constituem uma base importante para a dinâmica evolutiva e co-evolutiva dentro dos microbiomas.


A coevolução decorre das mudanças recíprocas na frequência de alelos de populações diferentes. Um resultado provável, mas não obrigatório, é a coadaptação. Ou seja, quando há adaptação mútua de duas espécies. No caso do microbioma intestinal, a coadaptação resulta na interação benéfica entre os microrganismos e os humanos.



Enquanto os microrganismos produzem metabólitos essenciais aos humanos, nós fornecemos, em retribuição, um ecossistema estável e repleto de nutrientes.


Se os microrganismos respondem às pressões ambientais, é intuitivo pensar que, no caso do microbioma intestinal, diferentes dietas, estilos de vida e exposições a medicamentos, por exemplo, causariam mudanças significativas na diversidade dos microrganismos presentes. Mas será que não existe uma microbiota intestinal humana específica, com táxons e padrões exclusivamente humanos?


Microbioma humano x microbioma de primatas não humanos.

Para responder a essas questões, podemos comparar o microbioma humano ao dos nossos ancestrais mais próximos, os primatas não humanos. Estudos deste tipo têm fornecido pistas sobre os fatores que moldaram o nosso microbioma ao longo da evolução biológica.

Um fato curioso é que, entre os primatas não humanos, apesar das respostas às variadas condições ambientais, como diferentes estações de ano e disponibilidade de alimentos, as diferenças observadas seguem um padrão conhecido como filosimbiose.


A filosimbiose foi proposta para descrever um padrão eco-evolutivo, por meio do qual a relação ecológica das comunidades microbianas associadas ao hospedeiro é paralela à filogenia de espécies hospedeiras relacionadas. Geralmente, essas descobertas indicam que a composição e os efeitos funcionais da comunidade microbiana de um animal podem estar intimamente ligados à evolução do hospedeiro, mesmo em escalas de tempo abrangentes e diversos sistemas animais criados em condições controladas.


Mas e os seres humanos?
Nós também apresentamos alguns sinais de filosimbiose!

Embora a nossa microbiota possa assumir diferentes configurações conforme as condições ambientais¹, quando comparamos o microbioma humano com o de hominídeos (grupo que contém chimpanzés, gorilas, orangotangos e humanos), essas diferenças tornam-se mais insignificantes. Sugere-se, portanto, que a história evolutiva do hospedeiro tem implicação na microbiota. Camundongos colonizados com microrganismos de humanos, por exemplo, ou até mesmo de ratos, não são capazes de desenvolver uma imunidade intestinal madura.


Em outras palavras, a perturbação espécie-específica do microbioma pode ter consequências negativas à saúde e ao fitness reprodutivo.

Dessa maneira, ao melhor caracterizarmos os mecanismos que determinam tais configurações microbianas, ou seja, o que é o microbioma “humano”, poderemos interferir de forma positiva na preservação da nossa saúde. Nesse contexto, modernas técnicas de biologia molecular auxiliam na identificação dos microrganismos mais relevantes e a maneira como as interações benéficas são mantidas.

Ainda, o conhecimento da evolução do microbioma humano abre possibilidades para intervenções terapêuticas no futuro.

¹ Geralmente, o aumento de ingestão de fibras e diminuição de ingestão de carne, açúcares e gordura, consistente com a alimentação oriental, promove uma riqueza maior de microrganismos intestinais. Além disso, diferenças nas condições de higiene e práticas medicinais, também contribuem para essa variação.



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Referências principais

DAVENPORT et al. (2017). The human microbiome in evolution. BMC Biology, v. 15, n˚ 127, 2017. doi

GROUSSIN et al. (2020). Co-evolution and co-speciation of host-gut bacteria systems. Cell Host & Microbe, v. 28, 2020. doi

BROOKS et al. (2016). Phylosymbiosis: relationships and functional effects of microbial communities across host evolutionary history. PLoS biology, 14(11), e2000225. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1002587


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