Poop es nada menos que un milagro científico. Ayuda a los investigadores a comprender las dietas de los dinosaurios, rastrear la propagación de enfermedades antiguas y reconocer la infección parasitaria. Las heces humanas frescas también proporcionan una ventana directa a nuestras tripas y los miles de millones de bichos microscópicos que ayudan a digerir nuestros alimentos, nos protegen contra las enfermedades e incluso influyen en nuestro estado de ánimo.
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Esa fue la idea que impulsó a Rob Knight, uno de los padres fundadores de la investigación del microbioma intestinal, a iniciar el Proyecto American Gut en 2012. Knight utilizó la plataforma de crowdfunding FundRazr para convencer a más de 9, 000 voluntarios para que primero donaran dinero y luego enviaran muestras de su caca a través del correo. Un equipo de investigadores analizó estas muestras en busca de ADN bacteriano para crear el primer censo de los aproximadamente 40 billones de bacterias que llaman a nuestro intestino su hogar.
Lo que aprendió fue revelador. Pero no importa cuán informativa, iluminadora y francamente fría era la caca, todavía faltaba algo: ¿de dónde vienen todos esos trillones de bacterias? Resulta que, en su mayor parte, los ponemos voluntariamente en nuestras bocas tres veces al día. "Obtiene una entrada continua de microbios de su entorno, microbios que come en los alimentos", dice Knight, quien dirige el Centro de Innovación de Microbiomas de la Universidad de California en San Diego.
Uno de los misterios provocados por el Proyecto American Gut fue por qué dos personas que afirmaban seguir la misma dieta podrían tener comunidades tan diferentes de microbios intestinales. Para el estudio, los voluntarios habían autoinformado sus dietas, y la gran mayoría seguía dietas omnívoras, y menos del 3 por ciento se identificaba como "vegetariano" o "vegano". Sin embargo, cuando los investigadores redujeron los números, no encontraron correlaciones discernibles entre las comunidades intestinales y aquellas con dietas aparentemente similares.
"Las categorías de dieta eran completamente inútiles y no se correlacionaban en absoluto con las comunidades de microbiomas", dice Knight.
En otras palabras, las bacterias en la caca contaban una historia dietética diferente a la de las personas que hacen esa caca. "Puedes ser vegano que mayormente come col rizada, o puedes ser vegano que mayormente come papas fritas", explica Knight. "Parece que tienen consecuencias totalmente diferentes para su microbioma". Al parecer, cualquiera puede afirmar que es muy partidario de la Dieta Paleo, pero los datos sugieren que el microbioma recuerda todas esas transgresiones de helados de medianoche.
Knight se dio cuenta de que a los resultados del Proyecto American Gut les faltaba algo crucial: una inmersión más profunda en los alimentos que comemos. Llenar esa brecha significaría analizar toda la comida que entra y ver cómo se correlaciona con los patrones de lo que sale. Pero mientras que recolectar caca era, en cierto sentido, sencillo: cada persona "presenta una muestra" de la misma manera, contar todos los alimentos que las personas comen sería mucho más ambicioso.
Cada vez que ingieres, cambias el paisaje interior de ti. Debido a que la mayor parte de las bacterias en el microbioma viven en el intestino, cuando nos alimentamos, también las alimentamos. La química de lo que comemos, ya sea papas fritas o col rizada, altera el panorama químico del intestino, haciéndolo más acogedor para algunos y menos hospitalario para otros.
Se pone más vivo. Debido a que los microbios están en todas partes, en la mesa, en el aire, en la superficie de la magdalena que dejó en el mostrador, también está agregando nuevos microbios a la mezcla. Algunos pasean por su cuerpo como turistas educados. Otros se quedan e interactúan con los lugareños. Cada mordida tiene el potencial de alterar el microbioma y, posteriormente, la salud humana. Pero los investigadores aún no han descubierto cómo.
Eso es porque, hasta ahora, no teníamos la plataforma para embarcarnos en el esfuerzo masivo de recolectar y analizar muestras de alimentos de todo el mundo. Gracias al Proyecto American Gut, Knight y su equipo no comienzan desde cero. Inicialmente, los investigadores planean recolectar 1, 000 muestras de cada ladrillo de la pirámide alimenticia familiar, y luego lo abrirán para que el público presente los alimentos que les interesen.
Junto con Knight, el proyecto de microbioma alimentario está dirigido por los microbiólogos Rachel Dutton, que utiliza el queso como sistema modelo para comprender las comunidades microbianas y la fermentación, y Pieter Dorrestein, que estudia la química de las interacciones biológicas entre los microbios, ambos en el Centro para la Innovación del Microbioma . Su objetivo es lanzar esta iniciativa de origen público antes de fin de año.
"Sabemos sobre el conteo de calorías y sobre diferentes grupos de alimentos, pero el mundo entero de las moléculas y los microbios en nuestros alimentos es una caja negra", dice Julia Gauglitz, investigadora postdoctoral en el centro que dirigirá el proyecto. Como dice el viejo adagio, "somos lo que comemos", dice ella. Y, sin embargo, cuando se llega al nivel microscópico, "sabemos muy poco sobre lo que estamos consumiendo".
El otro "cuadro negro" que los investigadores quieren investigar es la composición química de los alimentos. Resulta que hay mucho más de lo que aparece en la etiqueta de Información Nutricional: con las técnicas convencionales, solo se pueden medir las grasas, azúcares y vitaminas, "pero eso es solo una pequeña fracción del peso total de los alimentos", dice Dorrestein. Podríamos pasar por alto nuevos antioxidantes, compuestos para combatir el cáncer o incluso antibióticos polizones.
Mediante el uso de espectrómetros de masas, básicamente escalas elegantes que son lo suficientemente precisas para pesar moléculas individuales, Dorrestein puede deducir la composición química de los alimentos a un nivel nunca antes alcanzado. A medida que lleguen las muestras de alimentos, Gauglitz estará esperando en el laboratorio. Ella tomará, por ejemplo, una barra de granola, extraerá todo el material genético de los microbios que lo colonizan y luego usará la secuencia de ADN para descubrir las identidades de los bichos.
Luego pasará una mordida de esa barra de granola a través del espectrómetro de masas para separar cada molécula de la que está hecha. Al final, le quedará una receta de barra de granola muy, muy detallada. Esas moléculas conforman el paisaje donde viven los microbios alimentarios, y probablemente influyen en quién está allí y qué hacen.
Le pregunté a Gauglitz cómo distinguirá entre la composición química de los microbios que viven en la barra de granola y los productos químicos producidos por los microbios. "Cambiaría un poco tu pensamiento", dice Gauglitz, su voz se vuelve filosófica. "Lo que está intrínsecamente en la barra de granola también son metabolitos microbianos". Dicho de otro modo, la barra de granola son los microbios.
Todo lo que comemos es el producto acumulativo de la química y los microbios en el suelo donde se cultivó, la fábrica donde se procesó y todo lo que tocaste justo antes de comerlo. ¿Por qué es eso importante? En última instancia, el equipo espera que desmitificar los patrones microbianos en nuestros alimentos nos ayudará a diseñar mejor nuestras dietas para mejorar nuestra salud y evitar enfermedades.
Knight dibuja un paralelismo histórico con el descubrimiento de nutrientes esenciales. En el siglo pasado, los investigadores descubrieron que los alimentos procesados industrialmente se habían agotado los nutrientes. Al agregar artificialmente vitaminas y minerales nuevamente, las enfermedades por deficiencia como el raquitismo y el beriberi se eliminaron en gran medida del mundo occidental. Del mismo modo, comprender los efectos sobre la salud del microbioma podría permitirnos diseñar esos microbios que faltan en nuestras comidas.
"Es bastante probable que nuestros estilos de vida modernos estén eliminando muchos microbios vivos que necesitamos para mantener la salud", dice Knight. "Entender eso podría ser tan importante como comprender que la vitamina C es necesaria y asegurarse de que todos tengan suficiente".
El equipo ya seleccionó 1, 000 alimentos para su encuesta inicial, incluidos alimentos básicos como pan y queso. "Queremos incluir ingredientes de alimentos crudos, cualquier tipo de fruta o verdura, carnes, bocadillos, alimentos para bebés", dice Gauglitz. Pero también quieren comparar las comunidades microbianas en los alimentos producidos por la agricultura orgánica y convencional, y profundizar en los productos que dependen de la fermentación microbiana, como el café, el chocolate y las salchichas.
El proyecto también podría resolver algunos de los misterios médicos planteados por la investigación previa del microbioma. Por ejemplo, algunas de las pruebas en el Proyecto American Gut examinaron cada muestra fecal en busca de pequeñas cantidades de antibióticos. Curiosamente, de las personas que tenían antibióticos detectables en sus muestras, casi la mitad de ellos habían informado que no tomaron antibióticos en el último año.
Dorrestein cree que estos son antibióticos de segunda mano que absorbemos de los alimentos que comemos, aditivos o cosas sobrantes de la alimentación del ganado. Esto es preocupante, porque su presencia podría conducir a la propagación de bacterias resistentes a los antibióticos. Al separar la química de cada muestra, el equipo podrá determinar si tiene razón y comenzar a descubrir qué podrían estar haciendo estas drogas sobrantes en nuestras entrañas.
El aprecio por el poder del microbioma está creciendo, gracias en parte a iniciativas como el Proyecto American Gut y libros como Ed Yong's I Contain Multitudes . Incluso hay un floreciente campo dedicado al microbioma del entorno construido y cómo nuestros compañeros de habitación microscópicos que viven en el aire y en objetos inanimados interactúan con nosotros. Los humanos no son únicos en este sentido; Los estudios de microbiomas en bichos desde los arrecifes de coral hasta las abejas muestran que la salud de cualquier organismo está íntimamente ligada a los microbios que lo llaman hogar.
Como resultado, los microbios están comenzando a cambiar su reputación. Ya no son meras amenazas en una cultura de aversión a los gérmenes. En la última década, "los nutricionistas reconocieron la importancia para la salud intestinal y la salud humana de tener microbios saludables en nuestro intestino grueso y delgado", dice Helena Pachón, científica sénior en nutrición de la Universidad de Emory que no está involucrada en el proyecto de microbioma alimentario.
Pachón señala que, hoy, esas enfermedades de deficiencia histórica a las que Knight se refiere han sido superadas por las aflicciones del siglo XXI como la obesidad, la diabetes y las enfermedades cardíacas. "Hay un término llamado 'globesidad'", dice Pachón. "El potencial de que los microbios puedan tener algo que ver con esto es completamente inexplorado, y podría ser que están altamente relacionados".
Knight está de acuerdo. "Sería increíble encontrar un camino a través de los alimentos para eliminarlos de la misma manera que esas enfermedades crónicas hace un siglo", dice. Para hacerlo, "necesitamos la ayuda de miles de personas para unir todo".
