Definitivamente la Evolución como teoría es parte de nuestra cotidianidad. Hoy quisiera compartir con mis compañeros científicos, especialmente los de @stem-espanol, un papel de trabajo que he venido escribiendo desde hace ya varios años, con respecto al comportamiento de las bacterias ante los antibióticos, pero no desde la medicina, sino desde la perspectiva de la biología evolucionista.  

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Ya hemos visto en publicaciones anteriores, e incluso en los conversatorios de @stem-espanol, que los seres cuya descendencia se origina mediante de reproducción sexual, mantienen como fuentes de variación las mutaciones, recombinaciones y el flujo de genes. Sin embargo, las bacterias y algunos hongos, por ser células procariotas, con una estructura nuclear bastante sencilla, van a mantener otro tipo de reproducción, la asexual, que multiplica individuos como copias exactas, y que por radiación adaptativa, se han apropiado de múltiples medios. 

La gran ventaja de la selección asexual, en cualquiera de sus modalidades tiene que ver con la multiplicación masiva para una sola generación de vida, pues de una célula original, se obtiene por mitosis otra descendiente idéntica. Sin embargo, el hecho de que mantengan las mismas características, las hace vulnerables a cualquier efecto externo, que puede atentar contra sus condiciones vitales. La importancia evolutiva de la recombinación (reproducción sexual) frente a las mutaciones, para el caso de la reproducción asexual, es evaluada en torno al número de descendientes y el tiempo gestacional. En el proceso de recombinación actúa el azar genético, mientras que las bacterias, que se reproducen sin contacto, cada 20 minutos, una nueva mutación puede llegar a establecerse en la población, y en este corto tiempo tener un alto valor selectivo.  

Para los organismos asexuales, cuya multiplicación es rápida y exitosa, se habla de un tipo de Especiación instantánea por simple mutación. En ciertos grupos de protozoarios, bacterias, celenterados es posible incluso la formación de poblaciones genéticamente idénticas.  

La especiación instantánea, cataclísmica o explosiva, consiste en la producción de organismos reproductivamente aislados, de una manera rápida, es decir, en una sola generación

Los antibióticos vienen a ser sustancias químicas creadas por el hombre para atacar a las bacterias. Para la sociedad, son medicinas que curan una enfermedad, pero para las bacterias la mirada es distinta, pues se corresponden con poderosos agentes selectivos. ¿Recuerdan los tipos de selección natural? Pues definitivamente hoy clasificaremos el papel de los antibióticos como presión selectiva inducida para estos microorganismos. 

Cuando un agente antibiótico actúa sobre una población bacteriana, van a ocurrir lo siguiente: Se separa la población en dos partes: 

• Susceptibles 
• Resistentes 

El grupo susceptible serán aquellos que no lograron tolerar la acción del fármaco, mientras, que el grupo restante, mantienen mecanismos moleculares que le permitieron expresar resistencia al mismo. Esto puede deberse a la presencia de estructuras extracromosómicas, como plásmidos y transposones, cuyos genes mantienen esta capacidad.   

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Muchas son las veces en las que un médico nos recomienda hacer un buen uso de los antibióticos, sin embargo, el por qué, visto desde la Biología evolutiva es poco considerado. Múltiples estudios han tratado de demostrar la resistencia bacteriana, y en esta sección de la publicación, haré un breve paseo por un esencial estudio, que desde la evolución, nos explican este fascinante proceso. 

Evaluemos el Bishay y otros (1996) (Citado por Freeman, 2002) lograron controlaron un paciente de SIDA con tuberculosis. Para analizar la susceptibilidad de las bacterias, realizaron un cultivo de células pulmonares, cuyos resultados arrojan sensibilidad a la rifanmicina. La recuperación del paciente fue satisfactoria en un primer momento; sin embargo al cabo de días recae y muere. El estudio posterior arrojó el resurgimiento de la bacteria, con una mutación en el gen rpoB, que define resistencia a la rifanmicina. Lo que se corresponde con una mutación de tipo puntual. 

Es muy probable que la resistencia a la penicilina haya disminuido en varios países al disminuir su uso, debido a que la resistencia a la penicilina es costosa para las bacterias. Viéndolo de esta manera, si la resistencia es costosa para la bacteria, la ausencia de antibióticos permitirá que se vean favorecidas aquellas que en un primer momento eran recesivas o susceptibles. 

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Si un antibiótico comienza a perder su efecto en la población debido a que las bacterias han creado resistencia, los involucrados deberían inmediatamente suspender el uso hasta que estas poblaciones bacterianas susceptibles sean favorecidas por esta nueva presión ambiental y se conviertan nuevamente por completo es cepas con su genoma vulnerable.   

Definitivamente sí, está mutación puntual, sólo se produjo en las bacterias que estaban en el pulmón del paciente en tratamiento, y aumentaron al final en una frecuencia poblacional elevada, que produjo la muerte, lo que se traduce en resistencia a las presiones selectivas impuestas por el fármaco.                       

 Directrices para la Limitación de la Resistencia 

Las recomendaciones apuntan a evitar en un primer lugar contraer infecciones bacterianas, asumiendo normas de higiene en el hogar, sobre todo a nivel alimenticio. Evitar el uso de antibióticos para infecciones víricas. Completar adecuadamente el tiempo de acción del tratamiento, entre otros.     

La vida evidentemente sigue los caminos de la Teoría de la Selección natural de Charles Darwin, y un ejemplo de ello, se deslumbra en las bacterias, quienes debido a su reproducción asexual, pueden convertirse en una nueva especie en tan sólo 20 minutos. La selección direccional se nos muestra como la respuesta al antibiótico como presión selectiva y el tipo de especiación indudablemente es instantánea. Estas cuestiones evolutivas explican claramente el por qué se ha hecho para la ciencia tan difícil combatir ciertas cepas bacterianas, que se han llevado a un buen número de la población mundial.    

Referencias de apoyo

Freeman, M. (2002). Análisis Evolutivo. Prentice Hall: Madrid 

Machado, A. (1975). Introducción al Estudio de la Evolución. UCV: Caracas   Imagen separadores