Las bacterias y su éxito como formas de vida en la Tierra, gracias a sus mutaciones aleatorias

Las bacterias son el organismo más abundante del planeta. Representan uno de los tres dominios de la vida, los otros dos son Archea y Eukarya. Pese a su mala fama por ser causantes del cólera, lepra, sífilis y otras enfermedades, un ser humano sólo en el intestino y en la boca puede llegar a tener 100 mil millones de bacterias y vivir con ellas el resto de su vida debido también a sus características benéficas. Hay diez veces más bacterias o células procariotas -que no tienen núcleo-, en una persona que células humanas.

Este mundo, el de los microorganismos, que sólo se puede observar a través del microscopio, es el tema de estudio de la doctora Gloria Soberón Chávez, quien se ha especializado en la genética molecular de las bacterias, especialmente el de la Pseudomona aeruginosa, un patógeno que suele afectar principalmente las vías respiratorias y urinarias, y origina otras afecciones en los seres humanos. En la plática “Una nueva mirada a la evolución de las bacterias”, ofrecida en octubre pasado en el marco del Segundo Encuentro Ciencia y Humanismo Centro, habló de la increíble capacidad evolutiva de las bacterias.

Los primeros estudios evolutivos de las bacterias se ubican en 1943 cuando Luria y Delbrück demostraron que las bacterias generaban resistencia a medios adversos, no como consecuencia de una respuesta adaptativa al mismo, sino como consecuencia de mutaciones aleatorias. La integrante de la Academia Mexicana de Ciencias e investigadora del Instituto de Investigaciones Biomédicas de la Universidad Nacional Autónoma de México, explicó en qué consistió el experimento llevado a cabo por dichos científicos:

“Los modelos se hicieron con Escherichia coli, una bacteria del tracto intestinal. Los virus de las bacterias, llamados fagos, fueron introducidos en tubos de ensayo con E. Coli para ver cómo la mataba o mutaba para que la volviera resistente a los fagos. Se hizo una prueba con cultivos muy diluidos tratando de tener una población muy pequeña y después se dejó crecer a varias generaciones. La hipótesis era que si eran mutaciones inducidas siempre habría la misma proporción en los mismos cultivos o, si era una mutación espontánea, se daría en distintas partes del cultivo”, como finalmente ocurrió. Este descubrimiento los hizo merecedores del Premio Nobel de Medicina en 1969.

Desde una perspectiva evolutiva no resulta fácil estudiar a las bacterias, ya que entran factores como la selección natural o la variación genética dada por procesos de mutación y recombinación y deriva génica porque, de acuerdo con la doctora Soberón, “la variabilidad de las bacterias es enorme, por ejemplo, entre dos bacterias morfológicamente iguales como la E. coli y bacillus, entre las que se puede ver la distancia genética entre uno y otro, la cual es mucho mayor que la que hay entre el maíz y el Homo sapiens. Esto está basado en el análisis taxonómico de una molécula”.

Un rasgo que distingue a las bacterias del dominio Eukarya, al que pertenecemos los seres humanos, las plantas, los hongos y protistas, es que no hay reproducción sexual, donde la información del padre y de la madre al juntar sus gametos recombinan los genes. Los genomas bacterianos más bien son mosaicos. Tienen segmentos de diversos orígenes filogenéticos. Por un lado, presentan genes de un ancestro común; por otro, tienen genes que provienen de distintos lados. No son especies congruentes.

La especialista abundó en esta singularidad: “Hay un contacto horizontal de genes, donde organismos no relacionados se transmiten información genética aunque no tengan un ancestro común. Por ejemplo, la salmonella puede tener genes de E. coli o de alguna otra bacteria porque se transmiten del contacto entre dos bacterias sin relación filogenética”.

Entonces, ¿cómo se transmite esa información genética? Gloria Soberón explicó que ese papel lo desempeñan los fagos o virus que cuando matan una bacteria se llevan pedazos del cromosoma que mataron e infectan a la siguiente célula. De hecho, los fagos son considerados parte de los genomas de las bacterias por ser los vectores que llevan consigo los genes de las bacterias.

El proceso se puede llevar a cabo por transformación cuando el material genético exógeno o ajeno a una bacteria es “pescado” por la célula bacteriana en el ambiente y se introduce a través de su membrana celular. Ante dicha complejidad, el criterio para clasificar a dos aislados bacterianos como parte de la misma especie es si tienen características biológicas similares y comparten al menos el 70% de la información contenida en el ácido ribonucleico (ARN) total.