Un nuevo estudio demuestra experimentalmente que colonias bacterianas de diferentes especies pueden transmitirse genes de resistencia a los antibióticos cuando entran en contacto físico, y que factores como la distancia inicial entre las colonias influyen en el alcance de esta transmisión.
La resistencia a los antibióticos es una de las principales amenazas para la salud global. Una de las vías por las que se propaga es el intercambio de material genético entre bacterias. En concreto, algunos genes de resistencia se encuentran en plásmidos, pequeñas moléculas de ADN que las bacterias pueden transferirse entre sí y que les permiten adquirir capacidades que no tenían, como resistir la acción de un antibiótico.
Hasta ahora, se había estudiado ampliamente cómo se produce esta transferencia dentro de una misma colonia bacteriana. En cambio, se conocía menos qué ocurre entre comunidades distintas y separadas que acaban encontrándose y entrando en contacto físico.
Esta investigación, publicada en la revista científica mSystems, arroja nueva luz sobre esta cuestión. El equipo investigador situó dos comunidades bacterianas en puntos distintos de una misma placa de laboratorio. Una estaba formada por bacterias de la especie Stutzerimonas stutzeri y contenía genes de resistencia a un antibiótico, mientras que la otra, formada por Escherichia coli, carecía de ellos. Los investigadores dejaron que ambas colonias se expandieran hasta colisionar y observaron que, al entrar en contacto, la primera transfería los genes de resistencia a la segunda.
«Siempre pensamos en factores biológicos para explicar la problemática de la resistencia bacteriana a los antibióticos, pero algo tan elemental como la distribución espacial de los organismos desempeña un papel clave en la propagación de la resistencia», explica Josep Ramoneda, investigador que ha liderado el estudio, entonces vinculado al Instituto Federal Suizo de Ciencia y Tecnología Acuáticas (Eawag) y actualmente investigador Ramón y Cajal en el Centro de Estudios Avanzados de Blanes (CEAB-CSIC).
La distancia y la disposición espacial de las bacterias son determinantes
El experimento ha mostrado que la cantidad de genes de resistencia transferidos depende de la distancia inicial entre las comunidades bacterianas. Mantener la resistencia supone un coste para las bacterias, de modo que, a medida que la colonia portadora se expande, cada vez quedan menos bacterias portadoras de genes de resistencia, ya que aquellas que los pierden terminan desplazando a las demás. Por tanto, cuanto antes entren en contacto las colonias, mayor será la transmisión, un fenómeno que hasta ahora solo se había descrito de manera teórica.
La propagación también depende de cómo están distribuidas las células dentro de cada comunidad. Cuando las bacterias portadoras de los genes de resistencia están más mezcladas con las que no los poseen, se producen más contactos entre ambos grupos y aumentan las oportunidades de transferencia. En cambio, cuando las poblaciones se encuentran más segregadas, este intercambio disminuye.
«No basta con saber qué bacterias están presentes o qué genes de resistencia transportan. Es necesario entender cómo están organizadas en el espacio, porque esta organización condiciona fuertemente la propagación», señala Ramoneda.
Un modelo para anticipar la propagación
A partir de los resultados experimentales, el equipo ha desarrollado un modelo computacional que simula el crecimiento, la dinámica genética y la colisión de las comunidades bacterianas. El modelo integra factores como la distancia entre las colonias, la posición de las células portadoras de los genes, el grado de mezcla entre las distintas poblaciones y la probabilidad de que el material genético se transfiera o se pierda.
Esto permite predecir en qué condiciones la resistencia tiene más probabilidades de extenderse de una comunidad bacteriana a otra y en cuáles la propagación será más limitada. El trabajo conecta así procesos que ocurren entre bacterias individuales con la forma en que se organizan e interactúan comunidades microbianas completas.
Posibles aplicaciones en salud y tratamiento de aguas
Los resultados pueden contribuir a mejorar la predicción y el control de la propagación de resistencias en entornos donde los microorganismos crecen adheridos a superficies. Es el caso de los dispositivos médicos, las heridas crónicas o la placa dental, pero también de las tuberías, los sistemas de distribución de agua y las instalaciones de tratamiento de aguas residuales.
Conocer cómo la distancia, el contacto y la organización de las comunidades condicionan la transmisión podría ayudar, por ejemplo, a diseñar superficies que dificulten la formación y la conexión de colonias bacterianas o a identificar los puntos y las condiciones en los que existe un mayor riesgo de que los genes de resistencia se propaguen.
En un contexto de aumento global de la resistencia a los antibióticos, ampliar el conocimiento sobre los mecanismos que facilitan o limitan su propagación es esencial para desarrollar estrategias de prevención y control más eficaces, tanto en el ámbito sanitario como en el ambiental.
