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La vaca que rumia

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Profesor Dr. Agustín Muñoz Sanz –

Las recientes y abundantes lluvias de primavera han vestido el campo con una amalgama infinita de colores, como si la mano del mejor Van Gogh hubiera intervenido en la ejecución de uno de sus mejores cuadros. El verde domina, de forma absoluta, con su amplio abanico de matices. La esmeralda del campo florido, además de ser una metáfora del renacimiento de la vida y del cambio de ciclo estacional, es también un retrato de lo bello. Por otra parte, y en un sentido menos poético y más pragmático, significa toneladas de alimento vegetal para muchos animales de la dehesa. Centremos el foco en los mamíferos, incluidos los humanos. Y, si ceñimos aún más el campo de enfoque, seleccionemos a los rumiantes como, por ejemplo, las vacas. En un momento de una mañana cualquiera el observador de la escena podrá contemplar decenas de vacas acostadas sobre la alfombra de hierbas mientras hacen la lenta digestión de los vegetales ingeridos unas horas antes. 

Tras la ingesta, ocurre la rumia o regurgitación del alimento ingerido. La rumia es el proceso digestivo obligado para desguazar los componentes de la pared celular de las plantas. En especial, la celulosa, uno de los polisacáridos presentes en la fibra vegetal. La celulosa está compuesta de moléculas de β-glucosa. Es el polímero más abundante de la naturaleza, formando parte de la biomasa. La glucosa obtenida por degradación enzimática de la celulosa es convertida en ácidos carboxílicos (acético, propiónico, butírico y otros), la principal fuente de energía de los rumiantes (hay otras). 

La tarea de este dificultoso y necesario proceso, que lleva horas, la realizan unas bacterias especializadas en degradar la celulosa. Consiguen su objetivo gracias a la síntesis de diversas enzimas de las que carece el hospedador (la vaca u otro rumiante). Un mililitro del contenido ruminal acoge entre 10 y 50 millones de bacterias y un millón de protozoarios, además de levaduras y hongos. Es decir, se trata de un microbioma especializado, o consorcio complejo de microorganismos con capacidad de producir el celulosoma, un complejo extracelular multienzimático. Dicha función catalítica depende de determinados genes codificadores de las proteínas con actividad enzimática.

Un grupo multinacional (Israel, EE. UU, Alemania y Reino Unido) de científicos acaban de publicar un trabajo impresionante. Tras recopilar 5.000 muestras de ADN de microbios intestinales de vacas y 92.143 muestras de ADN de microbiomas intestinales humanos, lograron identificar 62 genomas microbianos completos de humanos y vacas. Después de comparar los genes que codifican los celulosomas (o complejos multienzimáticos), detectaron tres especies de bacterias intestinales humanas semejantes a las de las vacas. Estas bacterias son Ruminococcus primaciensRuminococcus homiciens y Ruminococcus ruminiciens.

El hallazgo induce a pensar que las bacterias de los linajes ruminocócicos procedentes de las vacas (o de otros mamíferos rumiantes) pasaron a los humanos en algún momento de la historia compartida. El destacado suceso evolutivo pudo ocurrir hace unos 10.000 años, en los inicios de la domesticación. Entonces, algunas bacterias no patógenas del ganado vacuno —es decir, sin capacidad de provocar enfermedad como ocurre, por ejemplo, con la tuberculosis—, vehiculadas por el estiércol, pasaron a los intestinos de los humanos, con el necesario concurso de las manos manipuladoras del excremento (como norma epidemiológica no escrita: lo que tocan las manos puede pasar a la boca). Luego, mediante mera adaptación evolutiva dentro del intestino grueso, los ruminococos de las vacas adquirieron genes de otras especies intestinales humanas corresidentes. Las cepas asociadas a los humanos poseen una adaptabilidad funcional destacada tras adquirir estos genes con capacidad de codificar enzimas degradantes de las fibras vegetales propias de plantas monocotiledóneas (maíz, arroz y trigo), componentes claves de la dieta humana desde tiempos remotos.

Los investigadores buscaron en las heces humanas a los microorganismos que degradan la celulosa en el intestino. Para tal menester estudiaron heces antiguas (de 1.000-2.000 años de antigüedad) procedentes de México y el suroeste de los Estados Unidos de América (EE. UU) y conservadas en laboratorios especializados. Además, ampliaron el análisis a heces de poblaciones de cazadores-recolectores modernos (tribus aisladas, como la etnia africana Hadza de Tanzania central) y de personas residentes en entornos rurales. Luego, compararon los resultados con los de sujetos de países industrializados de Europa, China y los EE. UU. El imperio nutricional dominado por los McDonald, Unilever, Coca-Cola, PepsiCo, Nestlé, etcétera.

El complejo y apasionante estudio ha permitido demostrar la disminución de las bacterias degradadoras de celulosa a lo largo del tiempo. El motivo, como es obvio, es la desaparición progresiva, a lo largo de la evolución, de las dietas ricas en fibras (celulosa) abundante en los vegetales verdes, las frutas y los granos enteros. Naturalmente, unido al aumento del consumo de alimentos ultraprocesados en las sociedades occidentales y que está ocurriendo, lamentablemente, también en las menos desarrolladas (globalización negativa): más del 40% de las muestras humanas antiguas de México y los EE. UU, 20% de los cazadores-recolectores y de los habitantes rurales modernos tenían estas bacterias, frente a menos del 5% de las personas residentes en Dinamarca, Suecia, EE. UU y China. 

Es decir, comparados con los microbiomas intestinales de los humanos de hace uno o dos milenios, los humanos actuales pertenecientes a etnias perdidas en el mapa (los herederos de los cazadores-recolectores) y de las comunidades rurales han reducido a la mitad el número de bacterias procesadoras de la celulosa. Los habitantes de las sociedades industrializadas, diez veces menos, con apenas rastros del microbioma antiguo. Además, los portadores de estas bacterias suelen tener una sola especie bacteriana (Ruminococcus hominiciens) y en muy escasa cantidad, lo cual es evidencia de poca biodiversidad.

El interesante trabajo de Sarah Moraïs y colaboradores sirve de modelo de investigación rigurosa, amplía el campo de la coevolución y permite extender el espectro interminable del microbioma intestinal humano. Además de expandir la nómina de posibles probióticos. En este caso, a partir de los microbios intestinales residentes en las vacas y en otros rumiantes, los cuales podrían ser beneficiosos para la salud del ser humano. 

Nota: El artículo original (en inglés), fue publicado en la revista Science el día 15 de marzo de 2024.

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