Las innovaciones de los microbiomas fomentan una producción sostenible de alimentos y una mejor salud humana

Son diminutos e invisibles, pero muy poderosos. Estamos hablando de los microbiomas, las comunidades de microorganismos que habitan casi cualquier entorno imaginable. Los microbiomas ejercen un efecto enorme sobre nuestras vidas sin que ni siquiera seamos conscientes de ellos la mayor parte del tiempo. No solo desempeñan un papel vital para nuestra salud, sino también para nuestros ecosistemas. A medida que aumentan nuestros conocimientos sobre el «micromundo», somos testigos de la entrada en el mercado de un número cada vez mayor de productos, herramientas y otras innovaciones derivadas de los microbiomas. La importancia de estas innovaciones aumentará en el futuro, ya que prometen ayudarnos a resolver algunos de los principales problemas del siglo XXI, desde mitigar los efectos del cambio climático a garantizar el suministro de alimentos y combatir las enfermedades humanas más habituales.

Estamos rodeados de microbiomas

Es posible que ya haya oído hablar de los microbiomas. Sin embargo, al no haber visto nunca estos organismos microscópicos, es fácil olvidarse de ellos. Puede tener la certeza de que esto es algo que le pasa a casi todo el mundo. No obstante, el aumento de nuestros conocimientos sobre el microbioma intestinal y su importancia para la salud humana ha dado pie a un creciente interés mundial en los microbiomas. Pero los microbiomas van más allá del intestino. Estas comunidades de microorganismos (que incluyen bacterias, arqueas, eucariotas unicelulares, hongos y virus1) también existen dentro y sobre los animales, en la tierra y en el mar, en suelos, plantas y aguas. Forman una parte esencial de los entornos que habitan y, como tal, son cruciales para su funcionamiento y buena salud.

Cómo usar los microbiomas para lograr una bioeconomía circular

Mediante el estudio de los microbiomas y los entornos en los que habitan (juntos forman los denominados «ecosistemas»), los investigadores están obteniendo más conocimientos sobre el funcionamiento de estos ecosistemas y, lo que es aún más interesante, sobre cómo las funciones microbianas podrían aprovecharse para nuestro beneficio. Estamos presenciando una creación aún mayor de soluciones basadas en los microbiomas, que nos ayudan a gestionar los recursos limitados de nuestro planeta de tal manera que podamos obtener alimentos, energía y otros productos usando menos recursos naturales, en su mayor parte renovables, incluidos los procedentes de las corrientes de residuos. Este concepto se conoce también como «bioeconomía» circular, o «economía de base biológica»2, y está estrechamente vinculado a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas3. La investigación sobre los microbiomas ha abierto una ventana de oportunidades importante para el enfoque bioeconómico. Ofrece soluciones muy prácticas que poseen un enorme potencial comercial y podrían beneficiar al bienestar de nuestra sociedad, por ejemplo, al respaldar la seguridad de los alimentos, reduciendo la amenaza que supone la resistencia a los antimicrobianos y beneficiando a nuestra salud. Teniendo esto en cuenta, no es ninguna sorpresa que la investigación sobre microbiomas también esté llamando la atención de las autoridades legislativas y la industria.

Innovaciones de los microbiomas

Entonces, ¿qué implica en la práctica aprovechar los conocimientos y el potencial de los microbiomas? Están surgiendo muchas aplicaciones derivadas de la investigación sobre los microbiomas, que suelen denominarse «innovaciones con microbiomas». Estas pueden adoptar la forma de un producto, una metodología, una herramienta o un proceso que se basa en la actividad de las comunidades microbianas. Concretamente en los sectores de la salud y la producción de alimentos, existe una tendencia cada vez mayor hacia las innovaciones con microbiomas.

Cómo generar conocimientos sobre los microbiomas para mejorar la salud humana

En la actualidad sabemos que el microbioma intestinal forma una parte esencial de nuestro organismo y sirve para orientar a nuestro sistema inmunitario, el metabolismo, e incluso nuestro estado de ánimo y nuestros comportamientos.4 Estos conocimientos relativamente nuevos han abierto nuevas vías para el tratamiento de las enfermedades. Las innovadoras aplicaciones de los microbiomas han creado un mercado gigantesco que abarca desde los alimentos funcionales (p. ej., alimentos enriquecidos con fibras prebióticas o bacterias probióticas) a los suplementos alimentarios (p. ej. comprimidos o polvos probióticos) y aplicaciones terapéuticas (p. ej. trasplantes de microbioma intestinal).5 ¿Ha oído alguna vez el término «psicobiótico»? Este nuevo tipo de probiótico está siendo probado para ayudar a pacientes que sufren enfermedades mentales, con resultados prometedores.6 Recientemente, también ha resurgido el interés por los alimentos fermentados (p. ej. encurtidos, kéfir, yogur, pan de masa madre) debido a sus posibles beneficios para la salud.7 Otra tendencia de salud relativamente nueva son los kits de prueba del microbioma. Los que adquieren estos kits no solo pueden obtener un análisis de la comunidad de bacterias que viven en su intestino, sino también recomendaciones sobre la dieta y la salud según sus resultados en el test. No obstante, teniendo en cuenta que desconocemos muchas cosas sobre los microbiomas, por ejemplo, el papel de especies microbianas concretas sobre nuestro intestino, y que la tecnología para el análisis de los microbiomas está todavía en su infancia, los resultados de estos tests deben interpretarse con cautela.

Además, nuestros conocimientos actuales no nos permiten definir qué es exactamente un microbioma «saludable», y sigue sin estar claro si tal definición podrá ser posible algún día.8 Hasta que no se estudie el microbioma intestinal en estudios más amplios durante varios meses o años y se observe cómo este cambia con la edad, las enfermedades, la dieta y otros factores del estilo de vida, no podremos hacer recomendaciones de salud específicas con respecto a los microbiomas. Por último, y quizás en un futuro no tan lejano, los investigadores podrán crear microbios «inteligentes» que realicen las tareas deseadas, como combatir patógenos ocultos, diagnosticar enfermedades en sus primeras etapas, y llevar fármacos a partes concretas del cuerpo.9 Este campo de investigación, al que llamaremos «ingeniería microbiana», de hecho ya existe, pero todavía necesita un mayor desarrollo para garantizar el uso seguro de dichos organismos manipulados. Así que seamos pacientes y confiemos en los intensos estudios científicos que se están llevando a cabo sobre los «microbios como fármacos».

Cómo mejorar una producción de alimentos segura y sostenible a través de los microbiomas

Las innovaciones de los microbiomas también pueden ser nuestros héroes silenciosos en los campos de la agricultura y la producción alimentaria, ayudándonos a proporcionar a la población mundial suficientes alimentos saludables, y a hacerlo de forma sostenible. Por ejemplo:

• los microorganismos ya se aplican con éxito en la agricultura como fertilizantes biológicos. Como tales, suministran a la planta los nutrientes esenciales, contribuyendo así a la prosperidad de los cultivos y a una mayor producción para los agricultores. Al mismo tiempo, sustituyen a los fertilizantes químicos, que perjudican al medio ambiente, ya que emiten gases con efecto invernadero y contaminan las aguas subterráneas al descomponerse.
• En la producción ganadera y de acuicultura, añadir microorganismos a los piensos de los animales es una práctica habitual destinada a mejorar su calidad nutricional, lo que logra unos animales más sanos y más productivos.
• En las instalaciones de procesamiento y producción de alimentos, se están aplicando nuevos métodos analíticos para identificar las comunidades microbianas a lo largo de la cadena de producción, lo que permite a los productores de alimentos hacer un mejor seguimiento de los riesgos derivados de microorganismos patogénicos, no deseados, y tomar las medidas apropiadas de seguridad alimentaria.

Investigación sobre los microbiomas: ¡mejor juntos!

Uno de los próximos logros importantes en la investigación sobre microbiomas será el avance de las herramientas analíticas que nos permitirán clasificar mejor las especies microbianas que se encuentran en entornos específicos y saber qué funciones desempeñan en dichos entornos (su «área de acción», como lo denominan los científicos). Este conocimiento podría ayudarnos a diseñar un mayor número de tecnologías del microbioma que sean más eficaces y precisas. Como casi todas estas herramientas dependen de modelos informáticos, los microbiólogos tendrán que colaborar cada vez más con los bioinformáticos y los científicos de datos, o formarse ellos mismos en estas disciplinas. Para finalizar, las personas que utilizan estas tecnologías en la práctica (los agricultores en el campo, los productores y los encargados de la seguridad de los alimentos, los médicos y los profesionales sanitarios) también necesitan saber lo que hay que hacer. Entre otros obstáculos que deben superarse figuran una mayor cooperación internacional para divulgar conocimientos, alinear los métodos de investigación y coordinar la financiación. Además, es necesario crear unos marcos legales que favorezcan a los microbiomas, faciliten la aprobación de los nuevos productos de microbiomas y permitan un rápido acceso al mercado.

En 2018 se presentó el proyecto MicrobiomeSupport, financiado por la UE, con el objetivo de abordar estos y otros problemas y fomentar la innovación en el área de los microbiomas. Entre los principales resultados del proyecto durante los últimos 4 años se encuentran los siguientes:

• Propuesta de una definición actualizada del término «microbioma» (para que todos los profesionales de los microbiomas hablen el mismo idioma).
• Recomendación de métodos de investigación normalizados (para poder comparar los resultados de los distintos estudios).
• Definición de las lagunas en la investigación (para poder orientar sobre las necesidades que deben financiarse en el futuro).
• Descripción de las necesidades educativas para escuelas, universidades y profesionales del sector (esto nos permitirá equipar a los futuros especialistas en microbiomas con las aptitudes necesarias).
• Aumentar la concienciación y los conocimientos del público sobre los microbiomas (para que todos comprendamos cómo afectan los microbiomas a nuestra vida diaria y conozcamos las posibles innovaciones en este campo).

Aunque el proyecto llegará a su fin a finales de este año, el futuro de la investigación de los microbiomas es muy prometedor. A fin de cuentas, lo que sobra es esfuerzo e interés para mejorar nuestros conocimientos sobre este fascinante micromundo. No obstante, aún queda mucho por hacer, ¡a nosotros y a los microbios!

Eche un vistazo a la infografía «Los microbiomas en el sistema alimentario» para obtener más información sobre los lugares donde hay microbiomas en nuestro entorno.

Este proyecto ha sido financiado por el programa de innovación e investigación Horizon 2020 de la Unión Europea bajo el acuerdo de subvención n.º 818116.

Referencias

1. Berg G, et al. (2020). Microbiome definition re-visited: old concepts and new challenges. Microbiome 8, 103.
2. European Commission (2019). Food, bioeconomy, natural resources, agriculture and environment.
3. Bio-based Industries Consortium (2018). Bioeconomy and the UN Sustainable Development Goals.
4. Cresci G. A. & Bawden E. (2015). Gut Microbiome: What We Do and Don't Know. Nutrition in Clinical Practice 30(6): 734–746.
5. Zhang Y, et al. (2022). Human Microbiome and Its Medical Applications. Frontiers in Molecular Biosciences 8: 703585.
6. Sharma R, et al. (2021). Psychobiotics: The Next-Generation Probiotics for the Brain. Current Microbiology 78(2): 449-463.
7. Bell V, et al. (2018). One Health, Fermented Foods, and Gut Microbiota. Foods 7(12): 195.
8. Shanahan F, et al. (2021). The Healthy Microbiome - What Is the Definition of a Healthy Gut Microbiome? Gastroenterology 160(2): 483-494.
9. Sonnenburg J. (2015). Microbiome Engineering. Nature 518: 10.