El micobioma , micobiota o microbioma fúngico , es la comunidad de hongos dentro y sobre un organismo. [1] [2] [3]
La palabra “micobioma” proviene del griego antiguo μύκης (mukēs), que significa “hongo”, y el sufijo “bioma” deriva del griego βίος (bíos), que significa “vida”. El término fue acuñado por primera vez en el artículo de 2009 de Gillevet et al. [4] [5]
La mayoría de las especies de hongos son descomponedores con la capacidad de descomponer polímeros complejos. Los hongos se encuentran comúnmente dentro de las células vegetales en una relación endofítica o como patógenos . La mayoría de las plantas también forman relaciones mutualistas con los hongos que aceleran la absorción de nutrientes entre sus estructuras radiculares. Los filos más comunes presentes en las comunidades de hongos que viven junto a los animales y en ambientes acuáticos son Ascomycota y Basidiomycota . Los animales generalmente forman una relación comensal con los hongos con la ocurrencia ocasional de una interacción patógena.
Los microbios fúngicos se encuentran entre una amplia variedad de otros microbios involucrados en una relación simbiótica que involucra a organismos multicelulares. En los mamíferos, la flora intestinal generalmente se encuentra con poblaciones muy diversas de microbios de muchos reinos , donde las poblaciones de hongos representan menos del 1% de todo el bioma intestinal. [6] Debido a la coexistencia de poblaciones de hongos con otros microbios en la mayoría de los casos de asociaciones huésped-simbionte, es importante evaluar la dinámica común que puede ocurrir.
La mayoría de las interacciones entre microbios en el intestino son competitivas o cooperativas. [7] Esto también se puede ver con múltiples microbios fúngicos al observar las poblaciones a través del tratamiento con antibióticos y antimicóticos . La investigación sobre poblaciones microbianas en modelos animales ha resultado en fluctuaciones notables en las poblaciones de microbios. [8] El tratamiento con antibióticos ha mostrado principalmente aumentos en la presencia de hongos parásitos, lo que sugiere comportamientos competitivos entre microbios contra hongos. [9] Además, la aplicación de moléculas antimicóticas ha resultado en colitis en ratones, lo que sugiere que los hongos comensales son responsables de equilibrar las poblaciones bacterianas que están involucradas en la disbiosis . [10] A pesar del conocimiento limitado sobre el micobioma intestinal, esta investigación sugiere que las interacciones entre microbios fúngicos y bacterianos en el intestino de los mamíferos son en gran medida competitivas.
Los líquenes son el resultado de una relación simbiótica entre una amplia gama de hongos y microbios fotosintetizadores que son clorofitas de algas o cianobacterias . La simbiosis primaria implica que los hongos obtienen energía de su microbio simbiótico fotosintetizador y, a cambio, proporcionan un andamiaje estructural a partir de las hifas. [11] Estas interacciones se consideran clásicamente como mutualistas, pero se ha cuestionado si los hongos también podrían ser capaces de desempeñar un papel parasitario controlado. [12] [13]
Las plantas también tienen relaciones simbióticas mutualistas con las comunidades de hongos que se encuentran en una capa abundante de microbios del suelo llamada rizosfera . [14] Los hongos pueden transmitirse verticalmente a las plantas de la progenie, u horizontalmente a través de la difusión de hongos en el suelo. [15] Independientemente de la transmisión, los casos más comunes de simbiosis de hongos con plantas ocurren cuando las comunidades de hongos colonizan la estructura de la raíz de la planta. Hay algunos casos de simbiosis que comienzan antes de la madurez, como la familia Orchidaceae , en la que la simbiosis comienza en la fase de germinación de las semillas . [15] Los hongos micorrízicos arbusculares suministran a la planta nutrientes inorgánicos esenciales (en forma de minerales) para el 80% de las especies de plantas terrestres. A cambio, la planta proporcionará a los hongos carbono asimilado por la planta que puede metabolizarse fácilmente y usarse para obtener energía. [16]
La secuenciación del ADN y los registros fósiles han demostrado que esta relación mutualista entre hongos y plantas es extremadamente antigua. Incluso se ha sugerido que diferentes subespecies de hongos han desempeñado papeles importantes en la conformación del sistema inmunológico de las plantas en los primeros momentos evolutivos de la colonización de la tierra por parte de las plantas. [17] Los grupos de genes específicos en el genoma de la planta que se utilizan para codificar propiedades fungicidas , como la producción de isoflavonoides en la familia de plantas Fabaceae , son tóxicos y se utilizan para regular el crecimiento de la presencia esperada de hongos. [18] En una respuesta coevolutiva , las comunidades de hongos arbusculares se reproducen rápidamente y se seleccionan evolutivamente para el desarrollo de grupos de genes específicos para desintoxicar y metabolizar una amplia variedad de sustancias químicas antimicóticas orgánicas. [19] Este intercambio de presiones evolutivas ha proporcionado a una variedad de especies de plantas mejores sistemas inmunológicos, al mismo tiempo que ha proporcionado a las comunidades de hongos mutualistas nuevas fuentes de energía vegetal a nivel genómico. [18]
Las interacciones entre hongos e insectos son increíblemente comunes y la mayoría de estas relaciones son comensales o patógenas. [20]
Las relaciones comensales suelen beneficiar a los insectos, ya que les permiten digerir materiales duros como la madera. Por ejemplo, los intestinos de los escarabajos pasálidos que ingieren madera están poblados de bacterias , levaduras y otros organismos eucariotas que ayudan en la digestión y la absorción de nutrientes. Sin la ayuda de las levaduras para descomponer la xilosa de las células vegetales, estos escarabajos no podrían digerir de manera eficiente este material duro. [21]
Los hongos patógenos de los insectos matan lentamente a sus huéspedes mientras se replican rápidamente dentro del insecto infectado. Por lo general, se adhieren a la superficie externa del insecto como esporas antes de germinar, perforando la cutícula y colonizando la cavidad interna. Por lo general, el insecto muere y las nuevas esporas se dispersan desde las estructuras reproductivas en el cuerpo del insecto. [22]
Un ejemplo destacado de un hongo entomopatógeno es el Ophiocordyceps unilateralis , apodado el hongo “hormiga zombi”. El hongo infecta a las hormigas y altera sus patrones de comportamiento naturales, haciendo que abandonen su entorno habitual en los árboles a favor del suelo del bosque, un entorno más adecuado para el crecimiento de los hongos. Los insectos se adhieren entonces a la parte inferior de una hoja hasta que muere. Las esporas del hongo brotan entonces de la cabeza de la hormiga muerta y se dispersan. [23] [24]
Una de las primeras descripciones de hongos patógenos de insectos se publicó en 1835 durante una infestación de Beauveria bassiana en una población de gusanos de seda que perturbó la industria de la seda. [25]
Existe una baja abundancia de hongos asociados con la mayoría de los sitios del cuerpo humano, como el tracto gastrointestinal, donde los hongos típicamente componen solo el 0,001 - 0,1% de la comunidad microbiana. [26] [27] Sin embargo, los hongos componen una fracción significativa del microbioma en algunos lugares, como el canal auditivo. [28]
El micobioma es relevante para la fisiología humana, ya que los hongos pueden ser importantes para mantener la estructura de la comunidad microbiana, la función metabólica y la preparación inmunitaria. [29] [30] El mutualismo entre humanos y hongos aún no se comprende bien, y hay mucho que aprender sobre cómo interactúan los hongos con los componentes no fúngicos del microbioma.
Muchas enfermedades humanas, incluidas la hepatitis , la fibrosis quística , la obesidad y la enfermedad inflamatoria intestinal se han asociado con cambios en el micobioma humano, [31] [32] y se ha propuesto que cualquier colonización fúngica del tracto gastrointestinal es un signo de enfermedad. [26] Además, la detección de micobiomas asociados a tumores puede ser una nueva forma de detección del cáncer : podría usarse en sinergia con otros biomarcadores como los bacteriomas. [33] [34] [35]
Las interacciones fúngicas en el huésped humano pueden ser oportunistas, mutualistas, parasitarias, comensales y amensales. [36] Aunque hay una pequeña cantidad de hongos considerados verdaderos patógenos debido a que causan enfermedades en individuos sanos, la mayoría de los hongos se consideran oportunistas y solo afectan a un huésped inmunodeprimido. [36] En estos casos, el daño mediado por patógenos depende del huésped; la enfermedad solo podría ocurrir si el huésped tiene un sistema inmunológico hiperactivo o debilitado. Las relaciones comensales entre el huésped humano y el patógeno son posibles cuando los hongos están presentes en un huésped durante largos períodos de tiempo sin causar enfermedades. Un ejemplo de un hongo que forma una relación comensal en un huésped humano es Cryptococcus. [36] Candida albicans también puede formar una relación comensal de larga duración con su huésped.
Algunos hongos son simbiontes específicos de un nicho en el huésped humano. Algunos hongos pueden introducirse en el huésped desde el entorno por contacto con la piel, vía oral o respiratoria, mientras que otros se adquieren verticalmente a través del nacimiento. [36]
En el tracto gastrointestinal humano se observan alrededor de 50 géneros de hongos. Algunos se adquieren a través de lo que come el huésped, lo que demuestra que la estabilidad de la población de hongos depende de la dieta del huésped y de su estado inmunológico. [36]
Se han observado alrededor de 20 géneros de hongos en el nicho vaginal. La mayoría de los hongos que colonizan la vagina muestran una relación comensal con el huésped, pero factores como el uso de antibióticos y el embarazo podrían influir en el micobioma vaginal. [37]
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