Divulgación
The One Earth Series. Chapter IV. The Need for a Symbiotic Relationship. Photograph by A. Bravo and M. Espinosa
22 May 2024
La Serie de Una Tierra. Capítulo IV. La Necesaria Relación Simbiótica
La Serie de Una Tierra
Alicia Bravo y Manuel Espinosa. Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Ramiro de Maeztu, 9. 28040 Madrid, España.
Esta serie se compone de cuatro Capítulos dedicados a describir el concepto de Una Tierra. Discutiremos las relaciones entre dos poblaciones de seres vivos que, aunque viven separadas, mantienen relaciones muy íntimas e intensas: los Humanos y las Bacterias. ¿Por qué tenemos miedo a las bacterias? ¿Nos matarán a todos? ¿Cómo nos defenderemos de sus ataques mortales? ¿Hemos de compartir los mismos nichos ecológicos? Nos haremos estas y otras muchas preguntas e intentaremos responderlas. Pero les podemos anticipar la respuesta final: hemos de compartir, hemos de coexistir. Si no es así, los Humanos estaremos condenados a desaparecer.
Introducción
Terminamos el Capítulo anterior con una pregunta sobre el aumento de las infecciones letales causadas por bacterias: ¿Existe un punto de retorno a situaciones anteriores? Ofrecimos una respuesta tentativa: quizás sí. Las siguientes preguntas surgen de forma inmediata: ¿Por qué solamente quizás? ¿No estamos preparados para enfrentarnos a la amenaza de las superbacterias? Y la respuesta a esta última pregunta es: No, no estamos preparados. Cifras recientes ascienden a 18 muertes diarias en España debida a infecciones nosocomiales (contraídas en hospitales), cuatro veces más que las muertes en carreteras. Necesitamos, aún, crear una conciencia pública sobre el mal uso de los antibióticos. Como es normal, en nuestra vida cotidiana estamos demasiado ocupados con las cosas que exigen nuestra atención inmediata y prestamos poca, o ninguna, atención a los asuntos de salud… hasta que nos afectan directamente. En este Capítulo de hoy podemos parecer pesimistas, pero debemos afrontar la realidad. Por favor, responda con veracidad a nuestras preguntas relacionadas con su salud: ¿Aprendió algo de la pandemia de COVID-19? ¿Ha cambiado alguno de sus hábitos (higiénicos, alimentarios)? Si su respuesta es “sí”, entonces podemos tener alguna esperanza.
¿Qué Podemos Hacer?
Deberíamos detenernos un instante y pensar. A continuación, preguntarnos a nosotros mismos y a nuestros políticos: ¿estamos haciendo algo?. Las infecciones por superbacterias son un problema del que todos debemos ser conscientes, del mismo modo que debemos tener una actitud proactiva contra la selección de superbacterias. No podemos seguir con la misma ignorancia e indiferencia hacia nuestra Salud Pública. El considerar los antibióticos como “armas de guerra” contra las infecciones bacterianas ni ha beneficiado a nuestra salud ni ha mejorado nuestra comprensión del mundo bacteriano, más bien todo lo contrario. Bajo el concepto de Una Tierra, podríamos reinterpretar la selección de superbacterias como el resultado directo del uso excesivo (abuso, mal uso) de antibióticos. En otras palabras, la selección de superbacterias ha sido debida a la intervención humana derivada de preocupaciones biomédicas, veterinarias y agrícolas, así como por razones económicas. La falta de interés desde el punto de vista social y político ha llevado a la imagen de las comunidades bacterianas como lugares donde hay una batalla continua por ganar recursos escasos y, eventualmente, infectarnos a nosotros, los humanos.
El Punto de Vista de las Bacterias
Como se comentó en Capítulos anteriores, las bacterias viven en nichos muy diferentes y habitualmente lo hacen formando biopelículas. Así, podemos considerar las biopelículas como comunidades en las que las bacterias se defienden de otros competidores o depredadores, como bacteriófagos, otras bacterias e incluso hongos. Las bacterias que forman las biopelículas secretan varios polímeros viscosos que constituyen una especie de andamio al que las bacterias se adhieren. En las biopelículas, las bacterias están densamente empaquetadas y normalmente comparten muchas de las sustancias secretadas que facilitan la obtención de nutrientes del entorno. No obstante, este compartir permite la aparición de bacterias ‘tramposas’ que son aquéllas que se benefician de los recursos de otras sin contribuir a la nutrición de la comunidad. Las bacterias que componen las biopelículas se comunican entre sí mediante la síntesis y secreción de señales químicas (llamadas “sensores de quórum”) para las que tienen receptores adecuados. Los sensores de quórum pueden ser usados por las bacterias para ‘contar’ cuántos individuos de la misma especie hay alrededor. Cuando varias especies bacterianas no relacionadas entre sí constituyen biopelículas (biopelículas polibacterianas), es posible que surjan conflictos entre las distintas especies en lugar de colaboración. No obstante, se ha podido demostrar que algunas de las especies bacterianas de este tipo de biopelículas tienen receptores para sensores de quórum secretados por otras especies, lo que les permite ‘espiar’ la presencia de dichas especies y, eventualmente, cooperar con ellas en la utilización de nutrientes. Así pues, parece que nuestra idea de que el mundo bacteriano está en una lucha perpetua podría no ser del todo correcta y que los comportamientos de las comunidades bacterianas son bastante más complejos de lo que habíamos pensado previamente.
El Punto de Vista de la Ciencia
A partir de la discusión anterior, deberíamos involucrarnos más y modificar nuestras visiones "beligerantes" hacia las bacterias. Además, deberíamos pedir a nuestros representantes que inviertan más en investigación y desarrollo sobre enfermedades infecciosas y que se centren no solo en nuevos antibióticos, sino también en descubrir nuevas dianas y estrategias terapéuticas. En este sentido, los enfoques de Inteligencia Artificial (IA) están proporcionando nuevas esperanzas a la Ciencia. Necesitamos un rediseño ambicioso de las políticas actuales porque muchos países se están quedando rezagados debido a intereses económicos, guerras, sequías y cambios climáticos globales. Las enfermedades infecciosas son responsables de aproximadamente el 25% de las muertes a nivel mundial y estos números parecen estar aumentando al menos en países con bajos ingresos. Debemos exigir a nuestros científicos y políticos encargados de la ciencia que implementen estrategias para abordar el problema de cómo lidiar con las superbacterias. En este contexto, el punto de vista científico debería considerar soluciones globales relacionadas con el microbioma en su conjunto y estas soluciones deberían tener en cuenta, al menos, los siguientes pasos: i) conservación; ii) restauración, y iii) manejo de biopelículas (comunidades polibacterianas).
¿Existen alternativas?
Debemos implementar estrategias alternativas para tratar las infecciones bacterianas. Debemos diseñar nuevos antibióticos, no hay dudas al respecto y un nuevo antibiótico para tratar ciertas infecciones debidas a un tipo de superbacterias estará pronto en el mercado. Pero debemos cambiar nuestras actitudes y comportamientos en torno al uso de los mismos, evitando así seguir un camino igual que el anterior: tratamiento con antibióticos que conduce a la selección de bacterias resistentes, etc. Además, las estrategias alternativas pueden utilizarse solas o en combinación con nuevos medicamentos para tratar las infecciones bacterianas. A continuación, mencionamos algunas alternativas (puede haber otras, por supuesto):
1) Desarrollar métodos de detección rápida y precisa de superbacterias, los cuales deben ser transferidos de inmediato a la atención primaria de salud. Por supuesto, las pruebas rápidas de resistencia a los antibióticos son esenciales. Es decir, la detección temprana de infecciones causadas por superbacterias es el paso más importante.
2) Desarrollar nuevos fármacos. La combinación de técnicas de aprendizaje profundo con IA ha permitido un avance inmenso en la predicción asistida por computadora de las estructuras de las proteínas. Estas herramientas han florecido enormemente en los dos últimos años, y ahora es posible diseñar nuevos antibacterianos dirigidos contra funciones esenciales de las bacterias patógenas.
3) Encontrar compuestos capaces de inhibir la transferencia de genes entre bacterias (transferencia genética horizontal). Mediante esta transferencia, muchas bacterias adquieren genes que confieren resistencia a los antibióticos. Se han probado diferentes productos naturales y actualmente se están utilizando en diferentes laboratorios, pero a pequeña escala.
4) Utilizar bacteriófagos (virus que infectan bacterias) que sean capaces de infectar y matar solo a determinadas bacterias patógenas. Este enfoque puede ser fructífero en el caso de algunas infecciones más específicas.
5) El trasplante fecal de personas sanas a enfermas ha sido utilizado con éxito en el tratamiento de algunas infecciones bacterianas intestinales.
6) Por último, pero no menos importante, nuestra estrategia preferida para hacer frente a las infecciones bacterianas es diseñar fármacos que reduzcan específicamente la virulencia de la bacteria patógena causante de la infección. Este es un enfoque dirigido que no afectaría al resto de las poblaciones bacterianas inofensivas. Las terapias antivirulencia no inhiben el crecimiento bacteriano, pero disminuyen la síntesis y/o actividad de determinados factores de virulencia.
Reflexiones Finales
Nos estamos enfrentando a un cambio irreversible en el clima de nuestro Planeta Tierra. Y será desde nuestra actitud hacia este problema que podamos o no tener éxito en resolverlo. Las dos fotografías que mostramos a continuación ilustran nuestras preocupaciones y no estamos exagerando. La belleza del Parque Nacional de Garajonay (La Gomera) contrasta brutalmente con el panorama dejado por la sequía en Barcelona en el invierno de 2024, una consecuencia más de la actividad humana. Enero del 2024 (cuando se tomó la fotografía inferior) ha sido el más caluroso desde que existen registros, según el Servicio Copernicus para el cambio climático.
Por lo tanto, nuestras reflexiones finales están dedicadas a:
- Comprender el mundo bacteriano y sus interacciones con otros seres vivos.
- Entender cómo se comportan y comunican las poblaciones bacterianas en los diferentes nichos, más o menos complejos, que habitan.
- Entender las relaciones entre la especie humana y sus microbiomas, para que podamos influir globalmente en nuestro entorno (Lennon et al., 2023).
- Recordar que el cambio climático está alterando las comunidades microbianas y que esto amenaza los recursos naturales de nuestro Planeta Tierra. Es más, los microorganismos son sensibles a los efectos del cambio climático y ello puede favorecer la aparición de nuevas enfermedades infecciosas. Estas son algunas de las consideraciones que han llevado a requerir la presencia de microbiólogos en las conferencias y reuniones internacionales sobre el cambio climático (Gewin, 2023).
Lecturas Adicionales:
En Español:
En Inglés:
https://www.dw.com/en/spain-catalonia-declares-drought-emergency-for-barcelona/a-68143732
Lennon, J.T., Frost, S.D.W., Nguyen, N.K., Peralta, A.L., Place, A.R. and Treseder, K.K. (2023) Microbiology and Climate Change: a Transdisciplinary Imperative. mBio 14: e03335-03322.
Gewin, V. (2023) Microbiology must be represented at climate change talks. Nat. Microbiol. 8: 2238-2241.
Agradecimientos
Esta serie intenta divulgar nuestro trabajo de investigación realizado en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, CSIC, y es parte del proyecto de I+D+i PID2019-104553RB-C21, financiado por MICIU/AEI/10.13039/501100011033. Agradecemos la ayuda de María del Carmen Fernández y de Mónica Fontenla durante la elaboración de estos Capítulos.
Otros capítulos:
Capítulo I: enlace.
Capítulo II: enlace.
Capítulo III: enlace.