Un nou estudi demostra experimentalment que colònies bacterianes de diferents espècies es poden transmetre gens de resistència als antibiòtics quan entren en contacte físic, i que factors com la distància inicial entre les colònies influeixen en l’abast d’aquesta transmissió.
La resistència als antibiòtics és una de les principals amenaces per a la salut global. Una de les vies per les quals es propaga és l’intercanvi de material genètic entre bacteris. En concret, alguns gens de resistència es troben en plasmidis, petites molècules d’ADN que els bacteris es poden transferir i que els permeten adquirir capacitats que no tenien, com ara la de resistir l’acció d’un antibiòtic.
Fins ara, s’havia estudiat abastament com es produeix aquesta transferència dins d’una mateixa colònia bacteriana. En canvi, es coneixia menys què passa entre comunitats diferents i separades que acaben trobant-se, entrant en contacte físic.
Aquesta recerca, publicada a la revista científica mSystems, hi posa llum. L’equip investigador va situar dues comunitats bacterianes en punts diferents d’una mateixa placa de laboratori. Una estava formada per bacteris de l’espècie Stutzerimonas stutzeri i contenia gens de resistència a un antibiòtic, mentre que l’altra, formada per Escherichia coli, no els tenia. Va deixar que les dues colònies s’expandissin fins a col·lidir i van observar que, en entrar en contacte, la primera transferia els gens de resistència a la segona.
“Sempre pensem en factors biològics per explicar la problemàtica de la resistència bacteriana als antibiòtics, però una cosa tan elemental com la distribució espacial dels organismes té un paper clau sobre la propagació de la resistència”, explica Josep Ramoneda, l’investigador que ha liderat la recerca, en el moment de l’estudi vinculat a l’Institut Federal Suís de Ciència i Tecnologia Aquàtiques (Eawag) i actualment investigador Ramon y Cajal al Centre d’Estudis Avançats de Blanes (CEAB-CSIC).
La distància i la disposició espacial dels bacteris són determinants
L’experiment ha mostrat que la quantitat de gens de resistència transferits depèn de la distància inicial entre les comunitats bacterianes. Mantenir-se resistent és costós pels bacteris, de manera que a mesura que la colònia portadora s’expandeix cada cop queden menys bacteris portadors de gens de resistència perquè els pocs que els perden desplacen la resta. Per tant, com abans entrin en contacte les colònies, més elevada serà la transmissió, un fenomen que fins ara només s’havia descrit de manera teòrica.
La propagació també depèn de com estan distribuïdes les cèl·lules dins de cada comunitat. Quan els bacteris portadors dels gens de resistència estan més barrejats amb els que no en tenen, es produeixen més contactes entre tots dos grups i augmenten les oportunitats de transferència. En canvi, quan les poblacions es troben més segregades, aquest intercanvi disminueix.
«No n’hi ha prou amb saber quins bacteris són presents o quins gens de resistència transporten. Cal entendre com estan organitzats en l’espai, perquè aquesta organització condiciona fortament la propagació», assenyala Ramoneda.
Un model per anticipar la propagació
A partir dels resultats experimentals, l’equip ha desenvolupat un model computacional que simula el creixement, la dinàmica genètica i la col·lisió de les comunitats bacterianes. El model integra factors com la distància entre les colònies, la posició de les cèl·lules portadores dels gens, el grau de barreja entre les diferents poblacions i la probabilitat que el material genètic es transfereixi o es perdi.
Això permet predir en quines condicions la resistència té més probabilitats d’estendre’s d’una comunitat bacteriana a una altra i en quines la propagació serà més limitada. El treball connecta així processos que tenen lloc entre bacteris individuals amb la manera com s’organitzen i interactuen comunitats microbianes senceres.
Possibles aplicacions en salut i tractament d’aigües
Els resultats poden contribuir a millorar la predicció i el control de la propagació de resistències en entorns on els microorganismes creixen adherits a superfícies. És el cas dels dispositius mèdics, les ferides cròniques o la placa dental, però també de les canonades, els sistemes de distribució d’aigua i les instal·lacions de tractament d’aigües residuals.
Conèixer com la distància, el contacte i l’organització de les comunitats condicionen la transmissió podria ajudar, per exemple, a dissenyar superfícies que dificultin la formació i la connexió de colònies bacterianes o a identificar els punts i les condicions en què hi ha més risc que els gens de resistència s’escampin.
En un context d’augment global de la resistència als antibiòtics, ampliar el coneixement sobre els mecanismes que en faciliten o en limiten la propagació és essencial per desenvolupar estratègies de prevenció i control més eficaces, tant en l’àmbit sanitari com en l’ambiental.
