El avance científico y tecnológico experimentado a lo largo del siglo XX ha sido extraordinario, especialmente por el corto período de tiempo en el que ha tenido lugar. Por ejemplo, la Genética como disciplina científica nace en el año 1900, la naturaleza del material hereditario (DNA y RNA) se descubre ya entre los años 30 y 40, tan sólo una década después (años 50) entramos de lleno en la era de la genética molecular y únicamente 20 años después se lleva a cabo la secuenciación del primer genoma. Sin duda, tal avance ha beneficiado enormemente a la sociedad, especialmente en campos como la medicina y las ciencias de la salud, generando vías de tratamiento para prácticamente todo tipo de enfermedades: existen terapias genéticas, tratamientos capaces de eliminar o detener infecciones bacterianas y víricas, métodos de fertilización asistida, transplantes de órganos, etc.

Para convencernos, no tenemos más que mirar a la esperanza de vida, cada vez mayor, en los paises del primer mundo. Sin embargo, echando la vista atrás únicamente hasta la generación de nuestros abuelos, observamos que la esperanza de vida en aquellos años era significativamente menor y que además, las principales causas de fallecimiento (excluyendo los conflictos bélicos) eran totalmente diferentes. Por ejemplo, la incidencia de enfermedades directamente vinculadas al envejecimiento (como cáncer o Alzheimer) era mucho menor en aquel entonces por una sencilla razón: un porcentaje mucho menor de la población alcanzaba edades tan avanzadas. De este modo, ¿cuál o cuáles era la principales causas de mortalidad entre la población?. La respuesta la encontramos en infecciones causadas por microorganismos, especialmente bacterias. Enfermedades como la tuberculosis, sífilis, cólera, meningitis, tifus, lepra, difteria y escarlatina, entre otras, resultaban fatales en un gran número de casos dada la carencia de tratamientos efectivos capaces de paliar la enfermedad en estadíos avanzados o simplemente en aquellas personas más débiles.

Microfotografía de la bacteria Salmonella typhimurium, responsable de la salmonelosis.

Los avances en la biología y la medicina permitieron cambiar completamente este escenario hacia el primer cuarto del siglo pasado, gracias al descubrimiento y posterior generalización en el uso terapeutico de sustancias antibacterianas denominadas antibióticos. Su descubrimiento vino de la mano de los trabajos pioneros de Alexander Fleming, los cuáles resultaron en el aislamiento de la penicilina y su posterior utilización en el tratamiento efectivo de un amplio rango de enfermedades. Los antibióticos, al menos inicialmente, no fueron sintetizados de manera artificial en el laboratorio sino que se aislaron a partir de organismos existentes en la naturaleza. Por ejemplo, la penicilina es un antibiótico sintetizado por hongos del género Penicillium como un sistema de defensa natural frente a bacterias invasoras, las cuáles ejercen una selección sobre los hongos eliminando a aquellos no resistentes. De este modo, la capacidad de producir antibióticos constituye una especie de escudo antimisiles construído a lo largo de miles de años de evolución del cuál, desde su descubrimiento para la medicina, nos beneficiamos.


El científico y médico escocés Alexander Fleming, descubridor de la penicilina.

La aplicación masiva de antibióticos supuso el remedio a enfermedades habitualmente mortales como las citadas anteriormente, y los resultados fueron tan positivos que incluso en los años 60 el Departamento de Sanidad Estadounidense llegó a anunciar la práctica desaparición de muchas de estas enfermedades y una reducción irreversible en mortalidad causada por enfermedades bacterianas. Como veremos, la frase "misión cumplida" también se pronunció de forma muy prematura en este caso ya que pocos años después se detectó, nuevamente, un incremento en la incidencia de estas infecciones. Sin embargo, lo más espeluznante no fue el repunte de estas enfermedades, sino la pérdida de eficacia de los antibióticos utilizados hasta ese momento. La estrategia elegida para reprimir la "respuesta armamentística" bacteriana consistió en aislar nuevos antibióticos, aunque esta alternativa demostró ser poco efectiva dado que la resistencia aparecía cada vez más pronto, llegando incluso a extremos en los que se hizo necesario sintetizar nuevos tipos artificiales de antibióticos, no existentes en la naturaleza, para neutralizar ciertas bacterias patógenas.

Anuncio publicitario promoviendo la utilización de antibióticos (1944).

Las bacterias son organismos celulares extremadamente sencillos, muchísimo menos complejos que cualquiera de las células de nuestro cuerpo. Entonces, ¿cómo es posible que puedan burlar sistemáticamente nuestras defensas naturales?, ¿cómo pueden permanecer inmunes a los efectos de medicamentos sintéticos nueva generación?, ¿qué mecanismos les permiten no sólo resistir a los tratamientos, sino además responder (no sin arrogancia) al ataque generando nuevas formas infecciosas?. Efectivamente, las bacterias son organismos extremadamente simples, pero llevan habitando la tierra desde prácticamente su origen hace más de 4,000 millones de años, lo cuál pone de manifiesto su inequívoca capacidad de adaptación y supervivencia. Las características propias de estos microorganismos tales como su capacidad de infección, las fuentes de nutrientes que utilizan, el hábitat en el que viven y, por supuesto, la capacidad de resistencia a agentes antimicrobianos, están determinadas por su DNA. Concretamente, la resistencia a antibioticos está determinada por genes específicos, los cuáles llevan presentes en el genoma bacteriano al menos 30,000 años, tal y como se ha demostrado en un estudio reciente publicado en la revista Nature (22 Septiembre 2011). De este modo, la resistencia a antibióticos no constituye un fenómeno nuevo y para nada es producto de la utilización indiscriminada de los mismos en la medicina moderna.

Al contrario, dicha resistencia es una respuesta evolutiva fraguada en bacterias durante miles de años para combatir los agentes antimicrobianos sintetizados por sus hospedadores naturales (por ejemplo, hongos). Se trata de una carrera armamentística en la que las innovaciones vienen determinadas por mutaciones en el material hereditario, generando por una parte nuevas variantes cada vez más optimizadas de antibioticos y por otra, bacterias cada vez más resistentes a los mismos. Dicha carrera ha transcurrido dentro de las pautas del proceso evolutivo, con un tempo muy lento, siendo la aplicación masiva de antibióticos la responsable de su aceleración. La eliminación de bacterias mediante de antibióticos no hace otra cosa que seleccionar artificialmente aquellas que son resistentes y dado que la resistencia posee una base genética, estas bacterias se reproducirán y todos sus descendientes heredarán dicha resistencia. Este ciclo se ha reproducido de forma sucesiva y extremadamente intensa durante la aplicación indiscriminada de antibióticos con fines médicos, quedando únicamente aquellas bacterias resistentes a un amplio rango de antibióticos.

El desarrollo de resistencia a antibióticos en bacterias constituye un claro ejemplo del proceso de evolución molecular en acción. En él, la presencia de mutaciones en el material hereditario constituye una fuente de variación genética que se traduce en nuevas características, tales como citada resistencia. En presencia de un proceso selectivo como la aplicación de penicilina, aquellas bacterias no resistentes serán eliminadas (y con ellas su DNA). Entretanto, aquellas bacterias con genes alternativos que les confieran resistencia prevalecerán, dando lugar a una nueva generación totalmente resistente a la penicilina. En este contexto, y dado que la aplicación indiscriminada de antibióticos más que solucionar un problema crea otro aún mayor, no es sorprendente que su utilización esté estrictamente supervisada por facultativos médicos. Ésta constituye la estrategia más adecuada para desacelerar la evolución de la resistencia en bacterias, reservando la aplicación de antibióticos únicamente para aquellos casos en los que realmente sea indipensable

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José María Eirín-López
José María Eirín-López

Investigador y profesor en la Florida International University (Miami, Estados Unidos) y en la Universidad de La Coruña, director del grupo de investigación CHROMEVOL, centrado en el estudio de la estructura, función y evolución de la cromatina.

Sobre este blog

Las alteraciones en el material hereditario son, en última instancia, responsables de la abrumadora diversidad natural que nos rodea.

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