En la lista de herramientas científicas que nos ayudan a comprender la salud, la evolución o el medio ambiente, el guppy de Trinidad no viene a menudo a la mente.

Los peces se consideran más a menudo como mascotas de acuario en los EE. UU. y, en su Trinidad natal, los guppies salvajes son tan ubicuos que casi se dan por sentados.

"En Trinidad, se llaman peces drenados y los lugareños nos preguntaban:'¿Por qué están estudiando peces drenados?'", dijo Sarah Fitzpatrick, profesora asistente en el Departamento de Biología Integrativa de la Universidad Estatal de Michigan.

"Los guppies en Trinidad son como las ardillas en Michigan", dijo Sarah Evans, profesora asociada y colega departamental de Fitzpatrick en la Facultad de Ciencias Naturales.

Pero gracias a una combinación única de biología y ecología, los guppies han brindado a los investigadores información sobre la evolución durante décadas. Evans y Fitzpatrick han llevado esos conocimientos un paso más allá, mostrando el potencial de los guppies para ayudar a investigar grandes preguntas sobre cómo los microbios que viven en los organismos huéspedes contribuyen a la salud, la supervivencia y la calidad de vida.

Un equipo de investigación dirigido por los Spartans, ambos con base en el W.K. Kellogg Biological Station, publicó sus resultados el 25 de mayo en la revista Proceedings of the Royal Society B:Biological Sciences .

A medida que los científicos aprenden más sobre el microbioma intestinal, la colección de microbios que vive en el tracto digestivo de un organismo huésped, se vuelve cada vez más claro que desempeña un papel importante en el bienestar de su huésped. De hecho, la salud humana está íntimamente ligada a nuestro microbioma intestinal.

Evans y Fitzpatrick están interesados ​​en algunas de las preguntas generales de la biología y querían comprender mejor cómo cambian los microbiomas a medida que evolucionan los organismos.

"Debido a que el microbioma afecta el estado físico, la salud y la reproducción de un organismo, puede afectar la evolución", dijo Evans, quien es miembro principal de la facultad del Programa de Ecología, Evolución y Comportamiento de MSU, o EEB.

La naturaleza está llena de ejemplos interesantes de esto, entre ellos las termitas. A lo largo de su camino evolutivo, las termitas se adaptaron para recibir poblaciones de protozoos unicelulares en sus entrañas que les permitieron digerir la madera.

Los pandas gigantes proporcionan otro ejemplo. La dieta afecta el microbioma y los pandas solo comen hojas. Sin embargo, los microbiomas de los pandas pueden parecerse más a los de sus parientes carnívoros que a algunos de sus parientes herbívoros. Eso probablemente se deba a la forma y el tamaño del intestino del panda, que evolucionó a partir de un ancestro carnívoro.

Evans y Fitzpatrick querían investigar mejor cuáles son los principales impulsores de los microbiomas a medida que evolucionan los organismos huéspedes. Podrían ser cosas como la forma del intestino, la dieta o las características de un nuevo entorno, que probablemente contenga microbios que son extraños para el huésped. Los investigadores sabían que los guppies podían prestar una aleta de su exclusivo "laboratorio natural".

"Trinidad es una isla continental", dijo Fitzpatrick, quien también es miembro principal de la facultad del programa EEB y coordinador del Laboratorio de Ecología Molecular y Genómica en la Estación Biológica Kellogg. "Se separó de América del Sur hace mucho tiempo. En realidad, tiene una continuación de la parte más septentrional de la cordillera de los Andes".

Los ríos y arroyos corren por las montañas de Trinidad en sistemas independientes. Dentro de cada sistema de agua hay ecosistemas independientes de guppies que naturalmente no se alejan mucho de casa.

En la década de 1950, los investigadores de la evolución se dieron cuenta de que podían tomar guppies de un ecosistema donde los peces tenían muchos depredadores naturales y ponerlos en otro donde no los tenían. Con el tiempo, los genes y las características de los peces se adaptarían para reflejar las poblaciones nativas en esos entornos con pocos depredadores. Asimismo, los peces transferidos desde sitios de baja depredación se adaptarían cuando se transfirieran a arroyos con una gran cantidad de depredadores.

"Y es repetible. Evolucionan de la misma manera casi siempre", dijo Evans. "Es por eso que este sistema está en los libros de texto".

"Dado que sabemos que los guppies evolucionan muy rápido en formas paralelas, podríamos preguntarnos cómo cambia el microbioma a medida que evolucionan los guppies", dijo Fitzpatrick.

Evans y Fitzpatrick regresaron a los mismos sitios donde los científicos solían estudiar la evolución de los guppy para, en cambio, tomar muestras del microbioma de los peces nativos y de las poblaciones trasplantadas. Al ir a más de una docena de sitios diferentes, tomaron muestras de linajes de peces que se habían trasplantado tan recientemente como hace cinco años y otros que se trasladaron hace más de 60 años.

Trabajando con expertos brasileños de la Universidad Estatal de Río de Janeiro, Evans y Fitzpatrick descubrieron que los microbiomas de los guppies cambiaban en respuesta a su entorno mucho más rápido que sus genes y rasgos físicos. La forma de las tripas de los guppys, que determina qué tipos de microbios sobreviven allí, también cambió más rápido de lo esperado.

Sin embargo, a diferencia de los genes y rasgos de los descendientes de peces trasplantados, sus poblaciones de microbios intestinales no terminaron igualándose con las que se encuentran en los peces nativos de un entorno particular. Sin embargo, a pesar del desajuste, la función de los microbiomas era similar. Es decir, los linajes de peces trasplantados tenían diferentes microbios que esencialmente hacían lo mismo que los nativos.

Evans y Fitzpatrick inventaron la idea de este estudio hace años, cuando ambos eran investigadores posdoctorales. Fue una idea espontánea, pero que combinaría las fortalezas de Evans, experto en microbiología, y Fitzpatrick, experto en ecología evolutiva.

"Esto es lo emocionante de las colaboraciones interdisciplinarias, la combinación de ideas y experiencia", dijo Fitzpatrick. "Entonces eso abre preguntas nuevas e interesantes".

Los dos fueron a Trinidad para recolectar muestras en 2014 y, en ese momento, era un proyecto paralelo. Desde entonces, han estado poniendo en marcha sus propios laboratorios de investigación en la MSU, lo que dificulta encontrar tiempo para completar el proyecto, un desafío que se intensificó aún más durante la pandemia de COVID-19.

Ahora, han publicado la investigación en una edición especial de Proceedings of the Royal Society B:Biological Sciences , que presenta el trabajo de los afectados por el coronavirus, especialmente mujeres y cuidadores.

"Estamos muy contentos de apoyar esta edición especial", dijo Fitzpatrick. "Tres de los cuatro autores son mujeres con hijos".

Aunque se trataba de un número especial, la investigación pasó por la típica y rigurosa revisión por pares antes de su publicación. Y los investigadores escucharon algunas de las críticas típicas de un estudio como este.

Para algunos revisores, el sistema guppy es demasiado complicado; no les da a los investigadores el control suficiente que tendrían con los experimentos de laboratorio. Para otros, no es lo suficientemente complicado. Con la ecología única de los guppies, se preguntan qué tan ampliamente se pueden aplicar en la naturaleza los hallazgos derivados de los guppies. Pero otra forma de verlo es que ningún estudio es perfecto y los guppies no permiten que lo perfecto se convierta en enemigo de lo bueno.

"Creemos que estamos en un punto óptimo:un laboratorio natural", dijo Evans. "Hay poder en tener ese intermedio".