Los suelos de la Península Antártica albergan una microbiota multirresistente capaz de desactivar antibióticos en bacterias peligrosas, a medida que el deshielo las deja expuestas a contactos con los humanos y otras especies. Algo que ya está ocurriendo.
Durante los años 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 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 revista Science of the Total Environment, reveló la enorme diversidad de microorganismos presente en estos suelos.
Sin embargo, el asombro de los científicos fue aún mayor al descubrir 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, entre otras personas, advierte además que estas capacidades de resistencia podrían ser adquiridas por bacterias patógenas (que causan enfermedades), situación que implicaría serios problemas sanitarios a nivel global.
Superpoderes bacterianos
Según explica, parte de estos verdaderos “superpoderes”, desarrollados en el proceso evolutivo para resistir a las condiciones extremas en las que estos microorganismos habitan, están contenidos en “fragmentos móviles” de ADN, lo que permitiría su fácil transferencia a otras bacterias.
“Por lo tanto, parece no ser descabellada la idea de que estos genes puedan eventualmente llegar a bacterias que causen infecciones en humanos u otros animales, otorgándoles 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 en el futuro.
Además, destaca que “estas bacterias y sus genes no se asociaban a contaminación o intervención humana, sino que eran parte de las comunidades microbianas propias de estos suelos antárticos”, es decir, corresponden a microorganismos autóctonos de esta zona.
Alta resistencia
Marcoleta detalla asimismo 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 a todo tipo de condiciones extremas y sustancias tóxicas. Algunas de ellas causan infecciones en humanos y son responsables de enfermedades graves, como la fibrosis quística”.
El estudio, agrega, “indica que las Pseudomonas son unos de los grupos predominantes en los suelos de la Península Antártica, y que varias de ellas presentan resistencia a una gran cantidad de antibióticos de diferentes clases. Afortunadamente, todo indica que dichas Pseudomonas antárticas 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 esta línea, permitió identificar en bacterias antárticas del grupo Polaromonas, otro predominante en estos ambientes, enzimas con el potencial de desactivar antibióticos de tipo beta-lactámicos, los cuales son fundamentales para el tratamiento de distintas infecciones.
Marcoleta advierte, asimismo, que este linaje de bacterias ha sido previamente identificado en ambientes polares urbanizados, tales como estaciones del tren subterráneo 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, lo que podría propiciar el intercambio de información genética entre ellas”, sostiene.
Potencial biotecnológico
El interés del grupo de investigación, señala 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, permitiría desarrollar numerosas aplicaciones biotecnológicas para, por ejemplo, adelantarse a posibles riesgos en el ámbito sanitario en el futuro.
Por lo mismo, sostiene que “conocer detalles sobre los genes de resistencia presentes en la Antártica y otros ambientes con alta diversidad microbiana, podría guiar el diseño de posibles nuevos antibióticos que vengan ‘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.
Directamente del ADN
“Pudimos confirmar las sorprendentes capacidades de algunas cepas bacterianas para la producción de potenciales nuevos antibióticos, la biorremediación de sustancias tóxicas y contaminantes, y la producción sustentable de biopolímeros que puedan servir como sustitutos biodegradables a los plásticos derivados del petróleo”, mencionó el académico como algunas de las nuevas líneas de investigación derivadas de este hallazgo.
El investigador de la Universidad de Chile destacó por último 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, sino que se enfocan directamente en el análisis de su ADN, puede ser extraído directamente desde el suelo. De esa manera, pudimos estimar la abundancia de los distintos tipos de microorganismos que allí habitan y determinar cuáles de ellos eran los principales portadores de genes de resistencia”.
El cambio climático a nivel microbiano
Los microorganismos intervienen en prácticamente todos los procesos que ocurren en nuestro planeta y los efectos del derretimiento de los hielos en la Antártica a nivel microbiano deben ser estudiados en múltiples dimensiones, asegura Marcoleta.
La pandemia del COVID-19, añade, “nos ha dejado como enseñanza que los microorganismos, y en particular los patógenos, 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 -entre otros aspectos- expone microorganismos o información genética que permaneció aislada, congelada o enterrada por millones de años, a un mayor contacto con humanos, animales y otros organismos.
“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. En un escenario posible, dichos genes podrían salir de este reservorio y propiciar el surgimiento y proliferación de enfermedades infecciosas”, comenta el investigador de la Universidad de Chile, quien advierte que este contexto de riesgo se sumaría a la crisis de resistencia a los antibióticos, “que nos está dejando sin tratamientos efectivos contra las infecciones bacterianas”.
Más virulencia potencial
“Por otra parte, sabemos que 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 y aquellos que habitan naturalmente los suelos del continente blanco”, agrega el microbiólogo respecto a las condiciones que podrían significar un mayor riesgo de traspaso de estas propiedades de resistencia.
“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, y si al llegar a las bacterias patógenas estos genes efectivamente les confieren propiedades aumentadas o novedosas de resistencia”, detalla el académico de la Universidad de Chile sobre los desafíos futuros.
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. Entonces, es importante determinar si en esta diversidad de bacterias del suelo antártico existe información genética que podría actuar aumentando la virulencia al ser adquirida por bacterias patógenas. Además, es pertinente preguntarse cómo la exposición de nuevos suelos producto del deshielo y su posterior colonización por otros organismos impactaría a estas comunidades microbianas y a la transferencia de información genética. Todos estos aspectos, así como el descubrimiento de nuevos microorganismos y genes únicos de origen antártico, serán investigados en el nuevo proyecto Anillo que está comenzando”, concluye Marcoleta.
Referencia
The highly diverse Antarctic Peninsula soil microbiota as a source of novel resistance genes. Andrés E. Marcoleta et al. Science of The Total Environment, Volume 810, 1 March 2022, 152003. DOI:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.152003
