Nuestros cuerpos pasan por varios cambios a lo largo de nuestras vidas. Lo mismo sucede con los microbios que viven con nosotros. Después de todo, estos constituyen una gran parte de las células de nuestro organismo. Pero, en comparación con las células que componen nuestros tejidos y órganos, estos microbios se dividen muy rápidamente, lo que hace que los errores ocasionales en su material genético (mutaciones) sean más comunes. Estos errores impulsan la evolución de los microorganismos y explican, entre otras cosas, su probabilidad de causar enfermedades.

La mayoría de los estudios sobre la evolución bacteriana se realizan fuera de los organismos vivos o en modelos animales tratados con antibióticos, lo que no imita un entorno natural y saludable. Además de eso, muy pocos estudios han evaluado cómo evolucionan los microbios durante más de un mes. Por estas razones, la forma en que las bacterias evolucionan a largo plazo cuando colonizan un huésped sano sigue siendo una pregunta abierta.

Investigadores del Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC) estudiaron la evolución de una cepa invasora de la bacteria Escherichia coli durante más de seis mil generaciones en el intestino de ratones. Durante más de un año, aislaron bacterias de heces de ratones para evaluar alteraciones en su material genético. Al final, los autores demostraron que cuando una nueva bacteria coloniza el intestino de los mamíferos, evoluciona de dos formas:1) generando una serie de mutaciones metabólicas que alteran su capacidad de consumir nutrientes o 2) integrando material genético de otros microorganismos.

Durante el estudio, aparecieron versiones de E. coli que son genética y funcionalmente diferentes y, por lo tanto, tienen diferentes habilidades para adaptarse a diferentes entornos. Estas versiones de la misma bacteria coexisten en el intestino del huésped durante millones de generaciones. Esta coexistencia, sin embargo, puede ser anulada por la fijación preferencial de bacterias con características específicas, particularmente si estas presentan mutaciones beneficiosas. Esto sucedió en todos los ratones que tenían, a priori, una cepa residente de E. coli en su intestino. La competencia impulsó a ambas cepas a evolucionar. En concreto, la cepa invasora adquirió material genético de la residente, mediante la acción de los bacteriófagos (virus que infectan bacterias).

Cuando las bacterias integran el material genético del virus de manera estable, se vuelven más aptas para sobrevivir en el intestino. Sin embargo, si el virus se multiplica, estos acaban muriendo. Los investigadores han demostrado que, curiosamente, de 5 a 16 meses después de colonizar el intestino del huésped, la E. coli invasora muere menos porque inhibe la multiplicación del virus. Esto significa que las bacterias evolucionaron para "domesticar" los virus bacterianos, manteniendo los beneficios que trajeron, pero eliminando los costos asociados.

"Fue realmente emocionante descubrir que las bacterias usan tantos procesos diferentes para evolucionar en el intestino", dice Nelson Frazão, postdoctorado en el IGC y primer autor del artículo. Este trabajo abre el camino para prever la evolución de las bacterias en nuestro organismo. “Al entender cómo evolucionan las bacterias a largo plazo podríamos anticipar e incluso evitar la resistencia a los antibióticos o la colonización del intestino por bacterias patógenas que dificultan el éxito de algunos tratamientos y pueden provocar la muerte”, concluye el investigador.

La investigación fue publicada en Nature Communications . + Explora más

El sexo bacteriano impulsa la evolución de los microbios para conquistar y colonizar el intestino