Bacterias descubiertas por investigadores e investigadoras de la Universidad de Chile en suelos de la Antártica, poseen genes que otorgarían resistencia a múltiples antibióticos y otras sustancias antimicrobianas como el cobre, el cloro o el ya conocido amonio cuaternario.
El hallazgo de bacterias en la Antártica, es de especial relevancia en el marco del cambio climático. Principalmente porque permitiría al mundo científico adelantarse al surgimiento de posibles nuevos mecanismos de resistencia en enfermedades infecciosas. Las cuales podrían surgir por el deshielo de los polos, y guiar el diseño de nuevos antibióticos.
Entre 2017 y 2019, un equipo de investigadores e investigadoras de la Universidad de Chile recorrió distintos puntos de la Península Antártica recolectando muestras de suelo. Esto para estudiar las comunidades microbianas que habitan este inhóspito y misterioso rincón del mundo.
Pese a las condiciones ambientales extremas, el estudio -publicado en la prestigiosa revista Science of the Total Environment- reveló la enorme diversidad de microorganismos presentes. Sin embargo, el asombro de los científicos fue aún mayor.
El descubrimiento
Los científicos descubrieron que muchas de las bacterias encontradas en estas muestras poseen adaptaciones y capacidades sorprendentes. Entre ellas, ser altamente resistentes al efecto de múltiples clases de antibióticos y a otras sustancias tóxicas.
El Dr. Andrés Marcoleta, académico de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, quien trabajó en esta investigación junto a la Dra. Rosalba Lagos y la Dra. Macarena Varas, advierte que estas capacidades de resistencia podrían ser adquiridas por bacterias patógenas (que causan enfermedades).
Lo anterior implicaría serios problemas sanitarios a nivel global. Según explica, parte de estos verdaderos “superpoderes” están contenidos en “fragmentos móviles” de ADN.
Estos fragmentos de ADN, permitirían su fácil transferencia a otras bacterias. “Parece no ser descabellada la idea de que estos genes puedan eventualmente llegar a bacterias que causen infecciones en humanos u otros animales. Les otorgaría mayores capacidades de resistencia”, afirma.
De esta forma, sostiene que los ‘genes de resistencia’ podrían fortalecer a otros patógenos con los que entren en contacto y favorecer la proliferación de enfermedades infecciosas a futuro.
Además, destaca que “estas bacterias y sus genes no se asociaban a contaminación o intervención humana. Eran parte de las comunidades microbianas propias de estos suelos antárticos“. Es decir, corresponden a microorganismos autóctonos de esta zona.
Tipos de bacterias en la Antártica: Pseudomonas y Polaromonas
El profesor Marcoleta detalla que un grupo de bacterias de especial interés son las Pseudomonas. “Conocidas por adaptarse a vivir en muchos ambientes diferentes y presentar una alta resistencia. Algunas de ellas causan infecciones en humanos y son responsables de enfermedades graves, como la fibrosis quística”.
El estudio, agrega que “las Pseudomonas son unos de los grupos predominantes en los suelos de la Península Antártica. Varias de ellas presentan resistencia a una gran cantidad de antibióticos de diferentes clases”.
En la misma línea “todo indica que dichas Pseudomonas no son patógenas. Pero sí podrían actuar como una fuente de genes de resistencia y ser transferidas con relativa facilidad a Pseudomonas patogénicas”.
Por otra parte, señala que un grupo de genes de resistencia especialmente relevantes “son los que permiten a las bacterias producir enzimas que degradan o inactivan ciertos tipos de antibióticos”.
El trabajo, en este punto, permitió identificar también a las Polaromonas, otro predominante en estos ambientes. Se trata de enzimas con el potencial de inactivar antibióticos de tipo beta-lactámicos, los cuales son fundamentales para el tratamiento de distintas infecciones.
Advierte, asimismo, que este linaje de bacterias ha sido previamente reportado en ambientes polares urbanizados. Tales como estaciones del metro en Siberia, donde también se encuentran bacterias patógenas acarreadas por las personas que allí transitan.
“Esto reafirma que el contacto entre bacterias propias de ambientes polares y bacterias patógenas ya está ocurriendo. Esto podría propiciar el intercambio de información genética entre ellas”, sostiene.
Potencial biotecnológico
El interés del grupo de investigación, señala el Dr. Marcoleta, no es causar alarma. Sino transmitir la importancia de estudiar los microorganismos antárticos y sus potenciales impactos sobre el planeta.
El conocimiento de estos microorganismos, además, permite desarrollar numerosas aplicaciones biotecnológicas. Para, por ejemplo, adelantarse a posibles riesgos en el ámbito sanitario a futuro.
Por lo mismo, sostiene que “conocer detalles sobre los genes de resistencia presentes en la Antártica podría guiar el diseño de posibles nuevos antibióticos. Estos vendrían ‘preparados’ para superar dichos mecanismos de resistencia presentes en reservorios de ambientes naturales”.
El equipo también trabajó en otras investigaciones derivadas de este proyecto, en las que evaluaron el potencial biotecnológico de las bacterias del suelo antártico en distintos ámbitos.
El investigador de la U. de Chile destacó que una de las principales limitaciones para estudiar los microorganismos que viven en el ambiente, sobre todo en lugares extremos y remotos, es que una fracción muy minoritaria de ellos pueden ser cultivados en los laboratorios para su estudio.
Por ello, comentó, “nuestra investigación se valió también de tecnologías y métodos computacionales de última generación que no requieren del cultivo de microorganismos. Se enfocan directamente en el análisis de su ADN, el que puede ser extraído directamente desde el suelo”.
En la misma línea, señaló que “de esa manera, pudimos estimar la abundancia de los distintos tipos de microorganismos que allí habitan. Determinando cuáles de ellos eran los principales portadores de genes de resistencia”.
¿Cómo influye el cambio climático en las bacterias en la Antártica?
Los microorganismos intervienen en prácticamente todos los procesos que ocurren en nuestro planeta. Los efectos del derretimiento de los hielos en la Antártica a nivel microbiano deben ser estudiados en múltiples dimensiones, asegura el Dr. Marcoleta.
La pandemia del COVID-19, añade, “nos ha dejado como enseñanza que los microorganismos pueden causar efectos con alcances a nivel global. En este sentido, cabe preguntarse si el cambio climático podría tener un impacto sobre la ocurrencia de enfermedades infecciosas”, reflexiona.
El deshielo de los polos es una de las consecuencias inmediatas más conocidas del cambio climático. Un fenómeno que expone microorganismos o información genética que permaneció aislada por millones de años a un mayor contacto.
“Ahora sabemos que en los suelos de la Península Antártica, una de las zonas polares más impactadas por el deshielo, habita una gran diversidad de bacterias. Y que parte de ellas constituyen una fuente potencial de genes ancestrales que confieren resistencia a antibióticos”, afirma.
“En un escenario posible, dichos genes podrían salir de este reservorio y propiciar el surgimiento y proliferación de enfermedades infecciosas”, comenta el investigador. Además, advierte que este contexto de riesgo se sumaría a la crisis de resistencia a los antibióticos.
Por otra parte, sabemos hoy en día existe un tránsito cada vez más frecuente y masivo de personas entre la Península Antártica y el resto del mundo, principalmente a través de Chile. Esto genera potenciales oportunidades de contacto entre microorganismos que colonizan o infectan humanos.
Desafíos a futuro
La investigación fue desarrollada con el apoyo financiero y logístico del Instituto Antártico Chileno (INACH). Y podrá ser llevada mucho más allá en un nuevo proyecto de investigación de mayor envergadura, el proyecto: Anillo BioClim.
Este será financiado por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID). En esta nueva iniciativa, el Dr. Marcoleta junto con el Dr. Francisco Chávez, se asociaron con colegas del Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos de la Universidad de Chile y de la Universidad de la Frontera.
Juntos abordarán nuevas aristas sobre el estudio de los microorganismos que habitan los suelos de la Península Antártica. Estudiarán su potencial como fuente de genes de resistencia a antibióticos, de virulencia y el impacto que tendría el cambio climático sobre estas comunidades microbianas.
“Ahora que sabemos que el suelo antártico es un gran reservorio de potenciales genes de resistencia. Algunos aspectos claves que quedan por investigar son las posibles rutas a través de las cuales esos genes podrían ser diseminados a otras bacterias”. Así lo detalla el académico de la Universidad de Chile sobre los desafíos a futuro.
Por otra parte, agrega, “sabemos que no solo los genes de resistencia son importantes para la emergencia de las enfermedades infecciosas, sino también aquellos genes que les permiten a las bacterias ser más exitosas en la infección o causar infecciones más severas”.
Adicionalmente, mencionó que “es importante determinar si en esta diversidad de bacterias del suelo antártico existe información genética. Ya que podría actuar aumentando la virulencia al ser adquirida por bacterias patógenas”.
Además, dice “es pertinente preguntarse cómo la exposición de nuevos suelos producto del deshielo impactaría a estas comunidades microbianas y a la transferencia de información genética. Todos estos aspectos serán investigados en el nuevo proyecto Anillo que está comenzando”.
