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La cueva de hielo de Scărișoara, ubicada en los montes Apuseni, en Rumania, es una de las cuevas glaciares más estudiadas del mundo. Los científicos saben que en su interior hay un enorme bloque de hielo perenne (que no se derrite en verano) de unos 100.000 metros cúbicos. Lo interesante es que ese hielo comenzó a formarse hace aproximadamente 13.000 año, al final de la última glaciación.
Los estudios científicos más recientes, usando técnicas moleculares (análisis de ADN), han demostrado algo sorprendente: dentro del hielo vive una comunidad microbiana rica y compleja. Es decir, el hielo contiene bacterias y otros microorganismos que han quedado atrapados allí, congelados, durante miles de años. En una nueva investigación publicada en la revista científica Frontiers, un grupo de científicos revela que lograron aislar una bacteria atrapada en ese hielo de aproximadamente 5.000 años de antigüedad.
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El análisis del genoma de esa bacteria revela cosas que podrían ayudarnos a entender mejor lo que la OMS ha llamado la “pandemia silenciosa” del siglo XXI.
Es resistente a la medicina moderna
El mundo enfrenta una gran crisis de resistencia a los antimicrobianos. La Organización Mundial de la Salud (OMS) la ha calificado como una “pandemia silenciosa”. Básicamente, las bacterias que nos enferman están desarrollando la capacidad de resistir los antibióticos que antes las eliminaban, lo que vuelve más difíciles de tratar infecciones comunes y aumenta el riesgo de complicaciones.
Aunque se cree que esa resistencia comenzó hace poco, con el mal uso de los antibióticos, los investigadores saben que mucho antes de la medicina moderna, los microorganismos ya estaban desarrollando mecanismos para resistir compuestos antimicrobianos presentes en su entorno. Por lo tanto, los estudios de cuevas como la de Scărișoara permiten observar cómo era ese “arsenal genético” en tiempos anteriores y comparar esos mecanismos antiguos con los que hoy circulan.
Los científicos reportan entonces en Frontiers el análisis del genoma completa de una bacteria atrapada en hielo de aproximadamente 5.000 años de antigüedad. La cepa fue denominada Psychrobacter sp. SC65A.3 y, tras el análisis filogenético, se confirmó que pertenece a la especie P. cryohalolentis, un grupo de bacterias adaptadas al frío. Uno de los primeros hallazgos fue que se trata de un poliextremófilo. Esto significa que no solo tolera una condición extrema, sino varias a la vez. Puede crecer a bajas temperaturas (hasta 15 °C) y soportar concentraciones muy elevadas de sal, tanto de cloruro de sodio como de magnesio.
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Estas características, dicen los autores, son coherentes con un microorganismo que ha sobrevivido durante milenios en un entorno frío, salino y pobre en nutrientes.
Lo segundo que llamó la atención de los científicos es que no se trata de una bacteria “dormida” o degradada por el tiempo. Cuando la sometieron a pruebas, la bacteria mostró una amplia actividad hidrolítica, es decir, la capacidad de descomponer diferentes compuestos químicos mediante enzimas. Esto, se puede leer en el estudio, indica que posee herramientas metabólicas activas.
Pero quizá lo más importante de esta bacteria, fue que resistió 10 antibióticos pertenecientes a 8 clases distintas, incluidas familias que hoy son muy importantes en la práctica clínica, como cefalosporinas de tercera generación, fluoroquinolonas, aminoglucósidos y rifampicina. Para que se haga una idea, con esos medicamentos se tratan actualmente infecciones respiratorias, urinarias, gastrointestinales y hospitalarias, así como cuadros graves causados por bacterias resistentes.
“Los 10 antibióticos a los que encontramos resistencia se utilizan ampliamente en terapias orales e inyectables para tratar una variedad de infecciones bacterianas graves en la práctica clínica”, señaló Cristina Purcarea, autora del artículo y científica sénior del Instituto de Biología de Bucarest de la Academia Rumana. Enfermedades como la tuberculosis, la colitis y las infecciones urinarias pueden tratarse con algunos de los antibióticos a los que los investigadores encontraron resistencia, como la rifampicina, la vancomicina y la ciprofloxacina.
Cuando los científicos examinaron su ADN, encontraron más de 100 genes asociados a resistencia antimicrobiana. Entre ellos hay genes que, en otros contextos, están implicados en resistencia clínica importante. También identificaron genes que codifican bombas de eflujo (sistemas que expulsan sustancias tóxicas fuera de la célula) y genes relacionados con resistencia a metales pesados. En conjunto, se explica en el artículo científico, el genoma muestra que la bacteria posee un repertorio amplio de mecanismos defensivos.
“La cepa bacteriana Psychrobacter SC65A.3 aislada de la cueva de hielo de Scarisoara, a pesar de su origen antiguo, muestra resistencia a múltiples antibióticos modernos y es portadora de más de 100 genes relacionados con la resistencia”, resumió Purcarea. Además, agregó en una nota de prensa, “puede inhibir el crecimiento de varias superbacterias resistentes a los antibióticos y mostró importantes actividades enzimáticas con un gran potencial biotecnológico”.
Eso último que resalta Purcarea no es un dato al aire. Esta bacteria antigua no solo conserva mecanismos de resistencia a antibióticos, sino también la capacidad de producir sustancias que inhiben a otros microorganismos. En concreto, a 14 patógenos del grupo ESKAPE, un conjunto de bacterias conocidas por causar infecciones hospitalarias y por su resistencia a múltiples fármacos.
Entre ellas se encuentran SARM, Enterococcus faecium, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae y Acinetobacter baumannii. Cuando los científicos señalan que puede inhibir a otros microorganismos, se refieren a que, en ensayos de laboratorio, esta cepa fue capaz de frenar o impedir el crecimiento de esas bacterias cuando se cultivaban en su presencia. Es decir, produjo compuestos que afectaron directamente la supervivencia o multiplicación de esos patógenos.
Que sea resistente a tantos antibióticos, pero al mismo tiempo, logre frenar el crecimiento de otros microorganismos, abre riesgos y oportunidades.
¿Y si se descongela y se libera?
Esta cepa antigua es resistente y potencialmente productora de antimicrobianos. Y eso genera una interesante paradoja, explica la científica: “Si el derretimiento del hielo libera estos microbios, estos genes podrían propagarse a las bacterias modernas, lo que agravaría el desafío global de la resistencia a los antibióticos”, afirmó Purcarea en la nota de prensa. Pero, “por otro lado, producen enzimas y compuestos antimicrobianos únicos que podrían inspirar nuevos antibióticos, enzimas industriales y otras innovaciones biotecnológicas”.
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El análisis del genoma refuerza esa idea de potencial aún inexplorado. Los investigadores identificaron casi 600 genes cuya función todavía se desconoce, lo que sugiere que este microorganismo podría albergar mecanismos biológicos que la ciencia aún no ha descrito. Además, detectaron 11 genes con capacidad potencial para destruir o inhibir el crecimiento de otras bacterias, hongos y virus.
Este hallazgo, creen entonces los científicos, adquiere una especial importancia en un contexto en el que la resistencia a los antibióticos es una preocupación creciente. Explorar genomas antiguos permite comprender mejor cómo el entorno natural influyó en la propagación y evolución de la resistencia a lo largo del tiempo. “Estas bacterias antiguas son esenciales para la ciencia y la medicina”, concluyó Purcarea, “pero una manipulación cuidadosa y las medidas de seguridad en el laboratorio son esenciales para mitigar el riesgo de propagación descontrolada”.
Como la primera secuencia de genoma completo de hielo de cuevas milenarias, los autores aseguran que Psychrobacter SC65A.3 ofrece “una plataforma valiosa para avanzar en nuestra comprensión de los resistomas antiguos y representa una fuente prometedora de enzimas activas en frío con posibles aplicaciones en la biotecnología, la medicina y la industria”.
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