Redacción
La facilidad con la que aparecen las mutaciones bacterianas puede cambiar el rumbo de la adaptación de una bacteria, marcada por la mutación que aparece primero en vez de cuál es la más ventajosa, según un estudio del Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC), publicado en en Nature Communications. Las tendencias mutacionales pueden determinar qué rutas evolutivas siguen las bacterias, con consecuencias que van mucho más allá del entorno en el que se producen.
“Estas tendencias, que llamamos sesgos mutacionales, pueden cambiar el rumbo de la evolución de manera mucho más general de lo que se pensaba hasta ahora y tiene consecuencias funcionales importantes”, explica Alejandro Couce, investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el CNB-CSIC y la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), y autor principal del estudio. No todos los errores mutacionales tienen la misma probabilidad de ocurrir. La maquinaria que copia el ADN tiene sus propias tendencias. Ciertos cambios ocurren con mucha más frecuencia que otros, dependiendo del contexto genético de la bacteria, de su metabolismo o de factores externos, como la radiación ultravioleta, algunos contaminantes o ciertos fármacos.
Predecir la evolución de la resistencia requiere conocer no solo qué mutaciones son beneficiosas, sino también cuáles tienen mayor probabilidad de aparecer
Para demostrarlo, el equipo creció dos cepas de Escherichia coli con tendencias mutacionales distintas bajo la presión de un antibiótico llamado cefotaxima, utilizado en entornos clínicos y hospitalarios. En estas condiciones, encontraron que ambas cepas podían volverse resistentes al antibiótico, pero cada una lo hacía por rutas genéticas diferentes. “Una ruta era más rápida y eficaz: implicaba mutaciones en una enzima llamada TEM-1, que la bacteria usa para desactivar el antibiótico. La otra era más lenta y requería acumular más cambios genéticos: pasaba por modificaciones en la proteína PBP3, que es el blanco celular al que ataca el antibiótico”, detalla Couce.
Según la teoría clásica, la selección natural debería favorecer siempre la ruta más rápida y eficaz, especialmente en poblaciones grandes. Sin embargo, los resultados muestran que esto no siempre ocurre: las bacterias con mayor tendencia a producir mutaciones en PBP3 siguieron esa ruta, incluso cuando la ruta por TEM-1 era objetivamente mejor. Lo que determinó el camino no fue solo cuál era más ventajoso, sino cual apareció primero en el tiempo.
El hallazgo tiene consecuencias prácticas muy concretas en el contexto de la resistencia a antibióticos. Cuando una bacteria desarrolla resistencia a un fármaco, a menudo se vuelve más sensible a otro, fenómeno conocido como sensibilidad colateral. Esta propiedad es la base de una estrategia terapéutica prometedora: usar secuencias o combinaciones de antibióticos que aprovechen esas vulnerabilidades para combatir infecciones resistentes. Pero para que funcione, los médicos necesitan poder predecir qué vulnerabilidades va a desarrollar la bacteria.
Las distintas rutas evolutivas pueden generar perfiles de sensibilidad colateral opuestos ante otros antibióticos y antisépticos
Según Jake N. Barber, investigador del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas, (CBGP-CSIC-UPM) y coautor del estudio, “el estudio muestra que esa predicción es mucho más complicada de lo que se pensaba. Bacterias sometidas exactamente a las mismas condiciones desarrollaron perfiles de sensibilidad colateral opuestos dependiendo de su tendencia mutacional”.
En los experimentos, las bacterias que siguieron la ruta más lenta se volvieron más resistentes a antibióticos y un antiséptico probados, porque necesitaron acumular más mutaciones secundarias para compensar su menor eficacia en la ruta principal. Las que siguieron la ruta más rápida, en cambio, se volvieron más sensibles a varios de esos mismos compuestos.
Este nuevo trabajo añade una pieza importante: para anticipar cómo evolucionará una bacteria, no basta con saber qué mutaciones serían beneficiosas, también hay que saber cuáles son más probables en cada contexto. Y el contexto puede cambiar. Entender cuándo y cómo ocurre eso puede ser clave para anticipar qué caminos de resistencia seguirán las bacterias, qué vulnerabilidades dejarán abiertas y cómo aprovecharlas.
