Una nueva perspectiva sobre la diversidad de la microbiota intestinal
Bacteroides thetaiotaomicron genera subpoblaciones morfológicamente distintas con funciones metabólicas diferenciadas
Aunque algunos miembros del microbioma intestinal humano puedan compartir una identidad genética, exhiben una notable heterogeneidad fenotípica. Un caso paradigmático es Bacteroides thetaiotaomicron, una bacteria comensal abundante en el intestino que presenta una marcada variación morfológica incluso bajo condiciones de cultivo homogéneas. Este nuevo estudio, publicado en Cell Reports (2025), revela que esta diversidad de formas celulares está asociada a una especialización metabólica subpoblacional, y propone un abordaje novedoso para estudiarla mediante transcriptómica de bajo requerimiento de entrada.
Los autores observaron que B. thetaiotaomicron forma subpoblaciones celulares de distinto tamaño tanto en medios ricos como mínimos, así como en diferentes nichos del intestino murino. Utilizando microscopía y análisis automatizados de imágenes, detectaron células que varían desde 1 hasta más de 10 μm de longitud, incluyendo células elongadas en ausencia de señales evidentes de división. Esta plasticidad no parece explicarse exclusivamente por el ciclo celular.
Para investigar su base molecular, los investigadores aislaron subpoblaciones de B. thetaiotaomicron según tamaño celular mediante citometría de flujo (Fluorescence-activated cell sorting, FACS) y desarrollaron una estrategia transcriptómica sensible compatible con muestras de alrededor de 100 bacterias en una adaptación del protocolo MATQ-seq.
El equipo diseñó un protocolo de RNA-seq optimizado para bacterias no modelo como B. thetaiotaomicron, que incluyó lisis mecánica sin lisozima, preservación de RNA, depleción de RNA ribosomal, secuenciación profunda (hasta 25 millones de lecturas) y análisis diferencial entre células pequeñas, medianas y grandes.
Este pipeline permitió identificar con alta sensibilidad patrones de expresión genética específicos según el tamaño celular.
Los análisis transcriptómicos revelaron que las células más grandes expresan genes asociados con biosíntesis de lípidos, progresión del ciclo celular, producción de metabolitos secundarios y consumo activo de ATP.
Por el contrario, las células pequeñas mostraron una mayor expresión de genes catabólicos y bombas de eflujo, genes de adquisición de tiamina como y genes asociados a procesos inmunomoduladores.
Para confirmar si los genes diferencialmente expresados afectan directamente la morfología celular, el estudio generó mutantes por deleción y sobreexpresión. Además, la hibridación in situ (Fluorescence in situ hybridization, FISH) validó la expresión diferencial de genes marcadores, reforzando la evidencia funcional de su rol como determinantes morfológicos.
El trabajo demuestra que B. thetaiotaomicron genera subpoblaciones morfológicamente distintas con funciones metabólicas diferenciadas. Este fenómeno podría representar una estrategia evolutiva para enfrentar cambios rápidos del entorno intestinal o un modelo de cooperación intraclonal, donde distintos tipos celulares ejecutan funciones complementarias.
El enfoque transcriptómico desarrollado también puede ser aplicado a otras especies del filo Bacteroidota, facilitando el estudio de la diversificación fenotípica en microbiomas complejos.
Aunque se establecieron asociaciones funcionales entre genes y morfología, el estudio no determinó directamente los impactos ecológicos o fisiológicos de cada morfotipo.
La metodología de este trabajo ofrece una nueva herramienta para estudiar cómo las bacterias intestinales diversifican sus funciones a nivel subpoblacional, un paso clave para comprender su rol en la homeostasis y en futuras intervenciones terapéuticas.