Las bacterias que invaden las células animales para multiplicarse están muy extendidas en la naturaleza. Algunos de estos son patógenos de humanos y animales, mientras que en el medio ambiente a menudo se encuentran en organismos unicelulares. ¿Pero cómo han logrado sobrevivir y adaptarse con el tiempo?
Un equipo de investigación, dirigido por Matthias Horn en el Centro de Microbiología y Ciencia de Sistemas Ambientales de la Universidad de Viena, analizó en laboratorio estas bacterias se adaptan a su célula huésped con el tiempo e incluso, bajo ciertas condiciones, se vuelven cada vez más infecciosas.
Según el estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), esto se debe a cambios en el genoma y en la expresión génica, particularmente en los genes que controlan la interacción de las bacterias con sus huéspedes y los responsables del metabolismo bacteriano.
Los investigadores observaron la bacteria denominada parachlamydia durante 14 meses de evolución dentro de un hospedador unicelular.
La parachlamydia es un género de clamidias ambientales que se encuentra en el agua o en el suelo. A diferencia de los patógenos humanos, no son infecciosos para las personas. Viven en organismos unicelulares y dependen de los nutrientes de sus huéspedes. Por lo tanto, con el tiempo han perfeccionado los mecanismos para invadir células y reproducirse dentro de ellas.
Predicciones teóricas
La parachlamydia sirve como un sistema modelo para estudiar la adaptación de bacterias dependientes del huésped. El experimento evolutivo involucró a más de 500 generaciones de bacterias, equivalente a cerca de 15,000 años en el marco de tiempo humano.
Para verificar las predicciones teóricas sobre el desarrollo de la infectividad, las bacterias se mantuvieron en el laboratorio en dos condiciones experimentales diferentes.
En una parte del experimento, las bacterias dependían de la infección frecuente de nuevas células huésped para sobrevivir. En la otra, pudieron multiplicarse permanentemente dentro de una misma célula huésped.
“Nuestros resultados revelan que si las bacterias pueden permanecer dentro de una célula huésped y garantizar que continúen viviendo en las células hijas del huésped, cuando esta se divide, su infectividad no cambia. Sin embargo, las bacterias se vuelven cada vez más infecciosas cuando tienen que pasar de una célula huésped a otra para sobrevivir “, explicó Paul Herrera, primer autor del estudio.
Más agresivas
Los investigadores también examinaron los genes de las bacterias al comienzo del proceso evolutivo y los compararon con los genes después de 500 generaciones. Descubrieron que los genes de los dos grupos de bacterias diferían significativamente en 1,161 sitios.
Sin embargo, esta información genética por sí sola no fue suficiente para explicar las diferencias en la infectividad.
Un análisis posterior de la expresión génica reveló que las bacterias infecciosas, que deben alternar entre las células huésped, mostraron cambios cruciales para el mecanismo de infección y para ciertas vías metabólicas claves para su supervivencia fuera de las células huésped.
“La vía de transmisión juega un papel crucial en el desarrollo de la infectividad en bacterias dependientes del huésped. El aumento observado de la infectividad se basa en una variedad de diferencias genéticas y cambios importantes en la expresión génica”, explicó Horn.
Según el investigador principal, son estas modificaciones las que “dan como resultado que las células huésped se infecten más fácilmente y dar a las bacterias una mejor oportunidad de sobrevivir fuera de la célula huésped”.
