Cómo evoluciona la resistencia a antibióticos
Las bacterias pueden adquirir y propagar la resistencia a antibióticos por medio de pequeñas moléculas circulares de ADN denominadas plásmidos. Estas unidades genéticas con capacidad de autorreplicación, que no forman parte del genoma bacteriano, a menudo portan genes de resistencia a antibióticos que pueden ser transferidos entre bacterias diferentes. Los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea «Evolution of plasmid-mediated resistance in Pseudomonas aeruginosa» (PLASREVO) se propusieron determinar qué factores rigen la evolución y el mantenimiento de la resistencia a antibióticos mediada por plásmidos. Aunque los plásmidos que portan genes de resistencia a antibióticos benefician a las bacterias expuestas a antibióticos, también existe un coste metabólico asociado con ser el hospedador de estos parásitos genéticos. Para comprender por qué las bacterias mantienen plásmidos incluso en ausencia de exposición a antibióticos, los investigadores del proyecto PLASREVO estudiaron Pseudomonas aeruginosa, una bacteria que habitualmente provoca infecciones en el entorno hospitalario. Los investigadores emplearon métodos experimentales y bioinformáticos con el objetivo de corroborar que las interacciones entre múltiples plásmidos que infectan a la vez la misma célula bacteriana favorecen la supervivencia de los plásmidos. Esto sugiere que los plásmidos coevolución dentro de poblaciones bacterianas encontradas tanto en el medio natural como en el entorno hospitalario, ayudando a mantener la existencia de ambos, plásmido y bacteria, incluso después de que haya cesado el uso de antibióticos. Aunque los investigadores suelen pensar que la supervivencia de los plásmidos depende de su transmisión entre bacterias, un reciente trabajo ha demostrado que casi la mitad de todos los plásmidos no son transmisibles. Dado que estos plásmidos pueden perderse cada vez que una bacteria se divide, los socios del proyecto PLASREVO modificaron experimentalmente un plásmido altamente inestable para demostrar cómo este se estabiliza dentro de una población bacteriana a lo largo del tiempo. Los investigadores descubrieron que las poblaciones bacterianas hacen frente rápidamente a las desventajas de hospedar plásmidos parásitos por medio de la incorporación de mutaciones compensatorias, que permiten a la bacteria adaptarse al plásmido. Además, la exposición a antibióticos reforzó la estabilidad del plásmido por medio de una selección natural positiva, ya que los genes de resistencia a antibióticos proporcionaron un beneficio a aquellas bacterias que portan el plásmido. En una especie de bucle de retroalimentación, los beneficios conferidos por el plásmido aumentaron la selección natural de bacterias que portan mutaciones compensatorias y viceversa. Esto se debió a que la selección positiva de los genes de resistencia a antibióticos del plásmido aumentó el tamaño poblacional del plásmido, mientras que las mutaciones compensatorias en el genoma bacteriano aumentaron la estabilidad del plásmido. Comprender la base evolutiva del mantenimiento de la resistencia a antibióticos mediada por plásmidos en poblaciones bacterianas ayudará a desarrollar nuevas estrategias para combatir esta grave amenaza para la salud.
Palabras clave
Resistencia a antibióticos, plásmidos, bacterias, Pseudomonas aeruginosa, mutaciones compensatorias
