Reflexión sobre los aspectos biológicos que se revelan cuando incluimos la abundancia relativa de cada una de las poblaciones, y la dimensión filogenética, en los análisis de comunidades microbianas. ¿Qué contribuciones tiene cada uno de estos?

Los esfuerzos para cuantificar la diversidad microbiana a menudo utilizan métodos basados en taxones que ignoran el hecho de que no todas las especies están igualmente relacionadas, lo que puede oscurecer patrones importantes en los datos. Por ejemplo, la diversidad α (diversidad dentro de las comunidades, es una métrica que permite la evaluación de la diversidad dentro de un entorno o diversidad inventario, que expresa la cantidad de la diversidad local o diversidad en la escala espacial de análisis más pequeña) a menudo se estima como el número de especies en una comunidad (riqueza de especies), y la diversidad β (partición de la diversidad entre comunidades, es decir, que corresponde a una métrica de diversidad de diferenciación que permite evaluar la rotación en diversidad entre ambientes, es decir la rotación entre las poblaciones locales) a menudo se basa en el número de especies compartidas. Los métodos para medir la diversidad α y la diversidad β que dan cuenta de los diferentes niveles de divergencia entre los individuos se han aplicado recientemente de forma más generalizada. Estos métodos son más poderosos que los métodos basados en taxones porque los microrganismos en una comunidad difieren dramáticamente en la similitud de secuencia, lo que a menudo también se correlaciona con la similitud fenotípica en características clave como las capacidades metabólicas. Por lo tanto, los métodos basados en la divergencia brindan nuevos conocimientos sobre la estructura y función de las comunidades microbianas.

La métrica filogenética más utilizada es la diversidad filogenética de Faith (1992) que se define como “la suma de las longitudes de ramas de un árbol filogenético que conecta todas las especies del conjunto objetivo” y esta puede considerarse como una generalización filogenética de la riqueza de especies, sin embargo, no considera la abundancia de las especies y es una opción adecuada en aquellas aplicaciones en las que la presencia/ausencia de una especie es todo lo que importa. Pero existen ventajas importantes al incorporar información sobre abundancia en las medidas de diversidad filogenética, por ejemplo, algunos impactos humanos pueden resultar en la simplificación filogenética de un ecosistema, reduciendo la proporción de la población de especies filogenéticamente distintas en relación con las especies típicas. Una medida basada en la abundancia puede captar este efecto antes de que conduzca a extinciones reales. Podría decirse que lo anterior corresponde a medidas tradicionales de diversidad de especies, donde todas las especies se consideran igualmente diferentes entre sí y su análisis se realiza desde dos enfoques, uno paramétrico que asume una distribución de abundancia de especie particular o una distribución de abundancia de rango de especie y luego se usan los parámetros de la distribución para cuantificar la diversidad, sin embargo, a menudo no funcionan bien y los resultados no son interpretables a menos que se conozca la distribución de abundancia de especies “verdadera”. Y los enfoques no paramétricos , cuyas medidas no paramétricas sensibles a la abundancia más utilizadas son la entropía de Shannon y el índice de Gini-Simpson.

En ese mismo orden, Unifrac ponderado es una medida cuantitativa de la diversidad β que puede detectar cambios en cuántas secuencias de cada linaje están presentes, así como detectar cambios en qué taxones están presentes. Esta capacidad es importante porque la abundancia relativa de diferentes tipos de bacterias puede ser fundamental para describir los cambios en la comunidad, de tal modo que Unifrac ponderada es adecuada para detectar diferencias en la abundancia incluso cuando los grupos generales de organismos están presentes en cada muestra siguen siendo los mismos.