La tristemente famosa Escherichia coli que ha causado decenas de muertes en Alemania se ha puesto de manifiesto una vez más el tremendo poder del intercambio de genes entre las bacterias. En muy poco tiempo laboratorios alemanes y chinos han secuenciado el genoma de la nueva bacteria y con ello han demostrado que la nueva cepa mortífera procede del intercambio de genes entre dos bacterias de la misma especie. Lo que da cierto miedo es saber que al unir los genes de dos cepas que no son mortales resulta una que sí lo es.

Cuando estudiábamos en el colegio aprendimos que las bacterias y las arqueas se reproducen simplemente partiéndose en dos trozos, por lo que los genes de la «madre» son idénticos a los de las «hijas». Es decir, son clónicos.

Este modelo elemental de cómo se reproducen las bacterias sufrió un duro golpe cuando se demostró que muchas bacterias se habían hecho resistentes a los antibióticos en un corto espacio de tiempo. ¿Si son clones idénticos de dónde surge dicha resistencia?

Se supone que el sexo en los seres superiores proporciona una mezcla de genes, de forma que los hijos son distintos a los padres y es en esa variabilidad de los hijos en la que se basa la selección natural para quedarse con los mejor adaptados a un cierto entorno. Pero en las bacterias teóricamente no había esa mezcla de genes. Estudios posteriores demostraron que sí, que en las bacterias sí que había mezcla de genes. Dos bacterias distintas se aproximaban y eran capaces de intercambiar genes. En principio con bacterias de la misma especie, pero se descubrió que incluso eran capaces de realizar el intercambio entre especies distintas. A eso se le llama transferencia horizontal de genes. Eso explicaba la rápida difusión de la resistencia a los antibióticos. Los genes que la proporcionaban, rápidamente se transmitían a una población muy amplia mediante intercambio de genes. No obstante, se pensaba que esa transferencia horizontal ocurría solamente en situaciones de alto estrés. Por ejemplo, un entorno con antibióticos es una situación de alto estrés para las bacterias.

Pero en un reciente artículo publicado en la revista Plos Genetics el 27 de enero de este año, los investigadores del Instituto Pasteur de París, J. Treangen y Eduardo P.C. Rocha, demostraron que entre los 110 genomas estudiados entre el 88 y el 98 % de sus genes se habían adquirido por transferencia horizontal.

Una novedad que permita una mejor adaptación de las bacterias al medio puede surgir por mutación de los genes dentro de la bacteria, pero ese camino es muy lento y, además, afectaría tan solo a los descendientes de esa bacteria. El estudio demuestra que la gran mayoría de los nuevos genes de las bacterias no surgen por mutación dentro de la misma sino que se adquieren por intercambio de genes con otras. De ese modo, una bacteria puede adquirir rápidamente características positivas –para ella– que hayan desarrollado otros organismos. Eso explica, por ejemplo, la rápida difusión de los genes que producen la resistencia a los antibióticos.

El artículo demuestra que el intercambio de genes, el «sexo» de las bacterias, no es lo extraordinario ni raro sino que es lo estándar. Sorprende que esa «promiscuidad» les lleve a capturar genes no solo de otros individuos de la misma especie sino de otras relativamente lejanas. Se trata de una buena noticia para las bacterias, tienen un modo de adquirir las ventajas desarrolladas por otros individuos de un modo mucho más eficaz que el nuestro. La mala noticia para nosotros es que de ese modo se hacen rápidamente resistentes a los antibióticos o desarrollan nuevas especies con una gran virulencia.

Extremófilos

Los extremófilos son seres, entre ellos algunas bacterias y arqueobacterias, que son capaces de vivir en entornos con características extremas, incluso en ambientes que la biología tradicional consideraba que en ellos era imposible la vida. Por ejemplo, en sitios con enorme salinidad, halófilos; en aguas tremendamente ácidas, acidófilos; a temperaturas muy bajas, psicrófilos; a temperaturas muy altas, termófilos; en entornos muy secos, prácticamente sin agua, xerófilos; que viven en mitad de las rocas, endolitos; e incluso los que se llevan muy bien con altas dosis de radiactividad, radiófilos…

Gracias a los termófilos, hoy tenemos las pruebas genéticas que sirven para demostrar la culpabilidad o la inocencia de una persona, detectar enfermedades genéticas, test de paternidad, medicinas adaptadas a las características genéticas de una persona, etc.

Gracias a los radiófilos estamos siendo capaces de descontaminar lugares con altas dosis de radiactividad.

Crecimiento exponencial

Las bacterias en un entorno adecuado, con alimento suficiente, se dividen muy rápidamente. Pensemos por un momento que en nuestro organismo se introduce una bacteria perjudicial, por ejemplo, la que produce una diarrea. Pensemos que se duplique cada 20 minutos.

El ejercicio que te pedimos es que calcules cuántos individuos podría haber dentro de tu cuerpo 48 horas después. Para hacerlo ten en cuenta que a los 20 minutos habrá 2 bacterias, a los 40 minutos 4, a los 60, 8… El número de bacterias que potencialmente podría haber si todas las condiciones se mantuvieran sería 2 elevado a número de horas * 3. La solución la tienes abajo.

Verás que te salen dos números tan enormes que son imposibles. Para que te hagas una idea, el número de átomos del universo accesible tiene 80 cifras. Las bacterias deben dejar de reproducirse antes porque se quedan sin alimentos. Estos números te harán entender cómo es posible que una bacteria tarde tan poco tiempo en invadir todo tu organismo.

En 48 horas un número con 44 cifras. En 72 un número con 66 cifras. En cuatro días el número de bacterias superaría el número de átomos del universo.