La resistencia a los antibióticos suele asociarse con el uso excesivo de estos medicamentos en la práctica clínica. Sin embargo, un estudio del Caltech señala que el ambiente también puede impulsar la selección de bacterias resistentes: en particular, la sequía parece favorecer la abundancia de microorganismos capaces de tolerar antibióticos en el suelo.
El trabajo encontró señales metagenómicas consistentes de enriquecimiento de productores de antibióticos en suelos secos, en distintas regiones geográficas y tipos de suelo. Además, al analizar datos de vigilancia clínica de 116 países, los investigadores observaron una fuerte correlación entre la frecuencia media de resistencia a antibióticos en hospitales y el índice local de aridez, incluso después de controlar las diferencias regionales de ingresos.
Cuando el suelo pierde agua
El estudio fue liderado por Xiaoyu Shan, investigador posdoctoral del Caltech, y se realizó en el laboratorio de Dianne Newman, profesora titular de la Cátedra Gordon M. Binder/Amgen de Biología y Geobiología. Un artículo que describe la investigación fue publicado en Nature Microbiology.
Los investigadores desarrollaron una explicación para el patrón observado. A medida que el suelo se seca, el espacio disponible para los microbios disminuye en volumen. Esa reducción puede aumentar el contacto entre las bacterias y los compuestos antibióticos naturales presentes en el suelo, eliminando a las cepas sensibles y enriqueciendo a las que resisten mejor.
Los microorganismos que sobreviven en esas condiciones pueden incluir a los propios productores de antibióticos, pero también a otras cepas que contienen genes de resistencia. De esta manera, la sequía no crea necesariamente esos genes desde cero, sino que puede intensificar la selección de los microbios capaces de persistir en un ambiente con una concentración mayor de compuestos antibióticos.
El suelo como campo de batalla evolutivo
Muchos antibióticos proceden de microorganismos del suelo. Las bacterias producen de forma natural compuestos que les ayudan a defenderse de otros microbios competidores, entre otras funciones. Esas moléculas naturales también han servido a los químicos sintéticos como estructuras para desarrollar antibióticos clínicos modernos.
Por esa razón, el suelo es un reservorio natural para la búsqueda de nuevos candidatos a antibióticos. Pero las especies bacterianas que viven allí también pueden desarrollar resistencia, del mismo modo que los patógenos infecciosos pueden volverse resistentes a los medicamentos clínicos. El resultado es una competencia evolutiva que cambia continuamente.
Para investigar ese proceso, Shan creó un programa informático capaz de examinar conjuntos públicos de datos de secuencias microbianas. El equipo buscó genes que permiten la producción de diferentes antibióticos en muestras de suelo de todo el mundo y descubrió que los microbios productores de compuestos antibióticos son más abundantes en los suelos secos.
La resistencia puede ser intrínseca o adquirida. También puede propagarse por mutaciones y por transferencia horizontal, incluso mediante plásmidos. Según Xiaoyu Shan, las bacterias pueden transferirse genes entre sí y los genes de resistencia a antibióticos presentan una alta tasa de transferencia.
Una conexión con los hospitales
El siguiente paso consistió en comprobar si una mayor presencia de microbios resistentes en el suelo podía relacionarse con más infecciones resistentes en hospitales de esas mismas regiones. Para ello, el equipo comparó conjuntos de datos sobre infecciones resistentes a medicamentos con información geográfica sobre la aridez.
La comparación mostró una fuerte correlación entre una mayor incidencia de infecciones resistentes a antibióticos en hospitales y una mayor aridez. El hallazgo indica que la selección de resistencia en el suelo, impulsada por la sequía, puede tener consecuencias para las poblaciones humanas.
La relación no se limita a una interacción remota entre organismos del suelo. Las personas están en contacto constante con la tierra, ya sea durante actividades de ocio o simplemente al inhalar polvo, explicó Shan. En un ambiente que contiene billones de bacterias, la transferencia de genes de resistencia representa un evento significativo.
El análisis también mostró que las regiones más calientes y secas presentan niveles más altos de infecciones resistentes a antibióticos. En conjunto, los resultados revelan una conexión poco reconocida entre los factores climáticos, el ambiente y la salud pública.
Sequías más frecuentes y una amenaza global
Las sequías se están volviendo más frecuentes y duraderas en todo el mundo debido al cambio climático. Numerosos estudios han examinado cómo los microorganismos toleran el estrés de la aridez, pero los investigadores no habían analizado hasta ahora qué ocurre con los antibióticos naturales del suelo durante los períodos secos.
Dianne Newman destacó que el trabajo muestra cómo el clima, el ambiente y la salud humana están interconectados. Según Newman, las sequías producen efectos similares a los del uso excesivo de antibióticos en la clínica, porque ambos procesos impulsan la selección de resistencia a los antibióticos.
La resistencia a los antibióticos ya constituye un importante problema de salud pública. La Organización Mundial de la Salud estima que, en 2019, los patógenos resistentes a los antibióticos causaron directamente 1,27 millones de muertes y contribuyeron a otras 4,95 millones.
Aunque los antibióticos destruyen microorganismos, los medicamentos usados en medicina también derivan de microorganismos o de hongos, como en el conocido caso de la penicilina. Los microbios sintetizan estos compuestos como parte de una estrategia evolutiva frente a competidores y posibles amenazas, y uno de los principales escenarios de esa disputa es el suelo.
Una investigación que continúa
Newman y Xiaoyu Shan identificaron inicialmente la posible relación entre sequía y resistencia en un conjunto de cinco bases de datos metagenómicas. Esas bases reúnen información genética de microbios del suelo procedentes de ambientes diferentes y de continentes de todo el mundo, y algunas incluyen muestras de los mismos lugares antes y después de una sequía.
Las infecciones resistentes a los medicamentos no conocen fronteras, por lo que ningún país puede combatir por sí solo la resistencia antimicrobiana. La aproximación interdisciplinaria del Caltech apunta a herramientas para diagnósticos más rápidos y a nuevas terapias, mientras que el equipo planea utilizar herramientas de inteligencia artificial para descubrir y comprender los mecanismos que las bacterias emplean para resistir y modificar los antibióticos.
El estudio, por tanto, amplía la conversación sobre la resistencia más allá de los hospitales y las prescripciones. La sequedad del suelo aparece como un factor ambiental capaz de reorganizar las comunidades microbianas y favorecer a los organismos que soportan los compuestos antibióticos, con posibles efectos que conectan los ecosistemas terrestres con la salud humana.
Reportaje: Anne Silva / Revista Amazônia
