Aproximación de los clínicos a la ecología bacteriana: ¿cómo entender un árbol filogenético bacteriano?

Aproximación de los clínicos a la ecología bacteriana

En el estudio de la microbiota no basta con conocer el número de especies que la forman; es muy útil analizar conceptos como la abundancia relativa de cada una de ellas o la diversidad de las muestras.

En anteriores posts hemos comentado la importancia del estudio del ADN bacteriano para conocer la composición microbiológica bacteriana de un medio biológico. Por ejemplo, al realizar la descripción de la biodiversidad de la flora amazónica (la más rica del mundo, con una representación del 20% de las especies mundiales), es necesario no sólo describir el número de especies vegetales presentes, sino también la abundancia relativa de cada una de las mismas.

De la misma forma, en el caso de la ecología bacteriana de un medio biológico humano cualquiera, hemos de conocer antes una serie de conceptos: la diversidad alpha o diversidad intramuestra, que se define como el número de especies en forma de filotipos o unidades taxonómicas operacionales (OTU). Tras aislar el ADN bacteriano de una muestra objeto de estudio, se procede a amplificar el gen 16S mediante el uso de sondas específicas. Dado que los amplicones de ADN bacteriano obtenidos, producto de la reacción en cadena de la polimerasa, pueden contener errores de secuencia o mutaciones, es incorrecto asumir que una lectura se corresponde con una única especie. Por tal motivo, se agrupan bajo el mismo cluster de OTU todas aquellas lecturas de ADN que presenten una concordancia mayor o igual al 97% de pares de bases. Como ya sabemos, una vez determinado el número de OTU hemos de saber a qué especie representan mediante el empleo de distintas bases de datos.

Una vez que conocemos la diversidad alpha o intramuestra, sería interesante también poder describir las diferencias entre dos comunidades dadas (por ejemplo, poder comparar la biodiversidad del bosque de Amazonas y del Parque Nacional de Doñana). En ecología bacteriana hablaríamos de la denominada diversidad beta (diversidad entre muestras) y se representa de forma gráfica a través de la construcción de una matriz de distancia entre las muestras a comparar. Además, existe la posibilidad de analizar la filogenia o historia evolutiva de las diferentes especies si tenemos en cuenta que, a mayor similitud de secuencia, mayor similitud desde el punto de vista evolutivo. Dado un árbol filogenético con distribución circular como el de la figura 1, definimos la distancia UniFrac entre dos comunidades (resaltadas en amarillo) como la fracción de rama del árbol filogenético que pertenece a una u otra, pero no a ambas. Por ello, la distancia UniFrac entre estas dos comunidades se considera la fracción de la longitud de la rama en un árbol filogenético que es única para esa muestra (la distancia de la segunda barra roja). De esta forma, comunidades filogenéticamente muy similares entre sí tienen bajas distancias UniFrac, mientras que las comunidades muy diferentes producen altas distancias UniFrac.


Fecha de última modificación del artículo: 06/07/2015
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