Craig MacLean, profesor de evolución y microbiología en el Departamento de Zoología de Oxford, explica cómo la biología evolutiva puede ayudarnos a deshacernos de las bacterias resistentes a los antibióticos.
Las bacterias son organismos unicelulares diminutos, invisibles a simple vista, que viven esencialmente en todos los hábitats posibles de nuestro planeta. Las plantas y los animales están cubiertos de microorganismos, el suelo y los océanos están repletos de bacterias y se estima que las células bacterianas superan en número a las células humanas en el cuerpo por un factor de 10-100: 1. La inmensa mayoría de las bacterias son completamente inofensivas, pero una pequeña minoría de bacterias patógenas puede causar infecciones en los seres humanos. Durante la mayor parte de la historia de la humanidad, los patógenos bacterianos han sido una de las principales causas de enfermedad y mortalidad. Por ejemplo, las plagas que asolaron Europa en la Edad Media fueron causadas por la bacteria Yersinia pestis y la tuberculosis, y los brotes de cólera son causados por la bacteria Vibrio cholera .
El desarrollo de antibióticos en la década de 1940 proporcionó un tratamiento simple y eficaz para muchas infecciones bacterianas; por ejemplo, los antibióticos redujeron la tasa de mortalidad asociada con casos graves de neumonía del 90% al 10%. Dados estos sorprendentes resultados, muchos miembros prominentes de la comunidad médica, incluido el Cirujano General de EE. UU., Pensaron que los antibióticos harían que las enfermedades bacterianas fueran cosa del pasado. En este contexto de optimismo ilimitado, los investigadores ya habían descubierto que las bacterias podrían volverse resistentes a los antibióticos y Alexander Fleming, quien dirigió el equipo que descubrió la penicilina, advirtió que el uso indebido de antibióticos conduciría a un aumento de la resistencia, haciendo que los antibióticos fueran ineficaces.
Los antibióticos ahora han salvado millones de vidas, pero el uso a gran escala de antibióticos ha impulsado la propagación de la resistencia, como predijo Fleming. Las bacterias patógenas han desarrollado resistencia a todas las clases principales de antibióticos y las bacterias resistentes a los pancetas han causado infecciones intratables. La resistencia ya impone una carga económica y de salud sustancial, y un informe influyente publicado por la comisión O’Neill en 2016 predijo que las infecciones resistentes podrían causar 10 millones de muertes por año e imponer un costo financiero global de 100 billones de dólares para 2050. Dada esta amenaza , la resistencia ha sido identificada como uno de los desafíos globales más importantes por organizaciones como las Naciones Unidas, el G8 e incluso el Fondo Monetario Internacional.
La propagación de la resistencia a los antibióticos en bacterias patógenas es un ejemplo simple y elegante de adaptación evolutiva por selección natural. Las bacterias pueden volverse resistentes a los antibióticos a través de mutaciones que alteran los objetivos celulares de los antibióticos o adquiriendo genes de resistencia específicos de otras bacterias. La adquisición de resistencia es un evento muy raro; por ejemplo, las mutaciones de resistencia generalmente ocurren en menos de 1 en un millón de bacterias. Sin embargo, las bacterias resistentes pueden continuar creciendo y reproduciéndose bajo tratamientos con antibióticos que paralizan o matan de manera efectiva a sus vecinos susceptibles a los antibióticos; esta es la selección natural darwiniana en su forma más simple y cruel. Las cepas resistentes raras pueden llegar rápidamente a dominar las poblaciones de patógenos bajo tratamiento con antibióticos y, en el peor de los casos,
Este sencillo bosquejo muestra cómo la evolución impulsa la propagación de la resistencia, pero omite muchos detalles importantes. Los biólogos y microbiólogos evolutivos se han interesado cada vez más en comprender los procesos que impulsan la propagación y el mantenimiento de la resistencia. Estos estudios han abordado una amplia gama de cuestiones importantes, como: ¿Qué limita la transmisión de bacterias resistentes entre las personas? ¿Cómo influye la potencia del tratamiento con antibióticos en la probabilidad de que surja una resistencia? ¿Se pueden usar cócteles de antibióticos para suprimir la ventaja evolutiva de la resistencia? ¿Cómo se mueven los genes de resistencia entre bacterias? Ahora tenemos un marco teórico bastante maduro para pensar en estas importantes cuestiones. El problema, sin embargo,
En los últimos 15 años, las innovaciones tecnológicas han mejorado enormemente nuestra capacidad para secuenciar el código genético de todos los organismos vivos, especialmente las bacterias. La secuenciación de los genomas de bacterias patógenas aisladas de infecciones ha proporcionado una imagen mucho más clara de cómo surge y se propaga la resistencia, especialmente en los hospitales. En muchos patógenos humanos importantes, el aumento global en la prevalencia de resistencia a los antibióticos ha sido impulsado por la propagación epidémica de un número relativamente pequeño de ‘superbacterias’ altamente resistentes que se transmiten entre personas, como MRSA Staphylococcus aureus y XDR Mycobacterium tuberculosis. Si la biología evolutiva va a contribuir a detener la propagación de la resistencia a los antibióticos,
Para obtener más información, lea: ‘ La evolución de la resistencia a los antibióticos ‘ en Science
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