Unas pequeñas criaturas de agua dulce “roban” recetas de antibióticos a las bacterias

Unos diminutos animales de agua dulce, conocidos como rotíferos bdeloideos, se protegen de las infecciones utilizando recetas de antibióticos "robados" a las bacterias por sus ancestros, según una nueva investigación.

Por el Marine Biological Laboratory

Este rotífero acaba de sobrevivir a una infección potencialmente mortal. Cuando una enfermedad fúngica lo atacó, activó cientos de genes que sus antepasados copiaron de los microbios, incluidas recetas de antibióticos robadas de las bacterias. Crédito: C. G. Wilson 2019

Un grupo de pequeños animales de agua dulce se protegen de las infecciones utilizando recetas de antibiótico robadas a las bacterias, según una nueva investigación de un equipo de la Universidad de Oxford (Inglaterra), la Universidad de Stirling (Escocia) y el Laboratorio Biológico Marino (MBL) de Woods Hole (Estados Unidos).

Las diminutas criaturas en cuestión pertenecen a los bdeloideos (Bdelloidea), una clase de rotíferos. Tienen cabeza, boca, intestino, músculos y nervios como los demás animales, aunque son más pequeños que un cabello.

Según el estudio, cuando estos rotíferos se exponen a una infección fúngica, activan cientos de genes que han adquirido de bacterias y otros microbios. Algunos de estos genes producen en los rotíferos unas poderosas armas de resistencia, en concreto, antibióticos y otros agentes antimicrobianos, según informa el equipo de investigadores en la revista Nature Communications.

Los rotíferos han estado recopilando ADN de su entorno durante millones de años

"Cuando tradujimos el código de ADN para ver qué estaban haciendo los genes robados, nos llevamos una sorpresa —comenta el autor principal del estudio, Chris Wilson, de la Universidad de Oxford. Y añade—: Los genes principales eran instrucciones para sintetizar sustancias químicas que no creíamos que los animales pudieran producir; parecían recetas para antibióticos".

Investigaciones anteriores se encontraron con que los rotíferos han estado recopilando ADN de su entorno durante millones de años, pero el nuevo estudio es el primero en descubrir que usan estos genes para luchar contra enfermedades. No se sabe de otros animales que hurten genes de los microbios a una escala tan grande.

«Estos genes complejos, algunos de los cuales no se encuentran en ningún otro anima, se adquirieron a partir de bacterias, pero han evolucionado en los propios rotíferos —afirma David Mark Welch, coautor del estudio y director del Centro Josephine Bay Paul del Laboratorio Biológico Marino. Y continúa—: Esto plantea la posibilidad de que los rotíferos estén produciendo nuevos agentes antimicrobianos que puedan ser menos tóxicos para los animales, incluidos los seres humanos, que los que desarrollamos a partir de bacterias y hongos».

Recetas de autodefensa

Los antibióticos son esenciales para la atención sanitaria moderna, pero la mayoría de ellos no fueron inventados por los científicos. Los producen de forma natural hongos y bacterias en la naturaleza, y los seres humanos pueden fabricar versiones artificiales para utilizarlas como terapia contra las infecciones.

El nuevo estudio sugiere que los rotíferos podrían estar haciendo algo parecido. “Estos extraños animalitos han copiado el ADN que indica a los microbios cómo fabricar antibióticos —explica Wilson. Y añade—: Los observamos utilizando uno de estos genes contra una enfermedad causada por un hongo, y los animales que sobrevivieron a la infestación producían diez veces más producto de la receta química que los que murieron, lo que indica que ayuda a combatir la enfermedad”.

Micrografías electrónicas de barrido que muestra la variación morfológica de rotíferos bdelloidea y sus mandíbulas. Cortesía: Diego Fontaneto

Los científicos creen que los rotíferos podrían dar pistas importantes en la búsqueda de medicamentos para tratar infecciones humanas causadas por bacterias u hongos.

Los antibióticos son cada vez menos eficaces, porque los microbios causantes de enfermedades han evolucionado para volverse resistentes, y ya no responden al tratamiento. La Organización Mundial de la Salud (OMS) hizo sonar recientemente la alarma, y advirtió en un informe del pasado mes de junio de la "necesidad apremiante" de desarrollar nuevos antibióticos para contrarrestar la amenaza de la resistencia bacterina.

“Este fenómeno, que se incrementa de manera incesante, limita de forma progresiva las posibilidades de emplear antibióticos que en tiempos anteriores fueron activos, determinando un incremento en la tasa de morbilidad y mortalidad por enfermedades infecciosas tanto en los países subdesarrollados como en los más avanzados”, afirma en la revista Medicina Integral J. Oromí Durich, profesor de Medicina Preventiva y Salud Pública, en la Universidad de Barcelona.

Los rotíferos han perfeccionado las recetas de antibióticos hurtadas a las bacterias

"Las recetas que usan los rotíferos parecen diferentes de los genes conocidos en los microbios—explica el autor del estudio, Reuben Nowell, de la Universidad de Stirling. Y añade—: Son igual de largos y complicados, pero partes de la secuencias de ADN han cambiado. Creemos que la receta ha sido alterada por un proceso de evolución para hacer nuevos y diferentes productos químicos en los rotíferos. Eso es emocionante, porque podría sugerir ideas para futuros medicamentos".

Los genes que los rotíferos adquirieron de las bacterias codifican una clase inusual de enzimas que ensamblan los aminoácidos en pequeñas moléculas llamadas péptidos no ribosómicos.

“La siguiente fase de esta investigación debe centrarse en la identificación de múltiples péptidos no ribosomales sintetizados por los rotíferos bdelloides, y el establecimiento de las condiciones en las que se puede inducir la síntesis de estos compuestos”, afirma Irina Arkhipova, coautora del estudio y científica principal del Laboratorio Biológico Marino.

Uno de los problemas que plantea el desarrollo de nuevos fármacos es que muchos antibióticos fabricados por bacterias y hongos son venenosos o tienen efectos secundarios en los animales. Solo unos pocos pueden convertirse en tratamientos capaces de eliminar los microbios nocivos del cuerpo humano sin provocar efectos secundarios indeseables.

Si los rotíferos ya fabrican sustancias químicas similares en sus propias células, podrían abrir el camino al desarrollo de fármacos más seguros para otros animales, incluidas las personas.

Al igual que otros animales, los rotíferos bdelloideos necesitan estrategias para combatir las infecciones y evitar terminar enfermos como este individuo, que ha sido infestado y asesinado por un hongo. Crédito: C. G. Wilson 2024

Pero ¿por qué los rotíferos adquieren tantos genes foráneos? Se trata de una pregunta muy interesante, ya que, como se ha mencionado anteriormente, los rotíferos son los únicos animales que toman prestados estos genes bactericidas de los microbios en tasas tan altas.

"Creemos que podría estar relacionado con otro hecho extraño que caracteriza a estos rotíferos —asegura Tim Barraclough, coautor del estudio de la Universidad de Oxford. Y añade—: A diferencia de otros animales, nunca vemos rotíferos machos. Las madres rotíferas ponen huevos que eclosionan en copias genéticas de sí mismas, sin necesidad de sexo o fertilización".

Según una teoría, los animales que se copian así pueden llegar a parecerse tanto que empieza a ser insano. “Si uno contrae una enfermedad, el resto también”, explica Barraclough. Como los rotíferos bdelloides son asexuados, lo que permite que los genes parentales se recombinen de forma beneficiosa, el genoma de la madre rotífera se transfiere directamente a su descendencia sin introducir ninguna variación nueva.

Compartir genes para sobrevivir

“Si los rotíferos no encuentran una forma de cambiar sus genes, podrían extinguirse. Esto podría ayudar a explicar por qué estos rotíferos han tomado prestados tantos genes de otros lugares, especialmente todo lo que les ayuda a hacer frente a las infecciones”, afirma Barraclough.

Nowell cree que hay mucho más que aprender de los rotíferos y su ADN robado: “Los rotíferos utilizaban cientos de genes que no se ven en otros animales. Las recetas de antibióticos son apasionantes, y algunos otros genes incluso parecen tomados de plantas”.

En palabras de Nowell, los hallazgos forman parte de una historia cada vez más amplia sobre cómo y por qué los genes se comparten entre las distintas formas de vida. ▪️

• Información facilitada por el Marine Biological Laboratory -Adaptación: Enrique Coperías / RexMolón Producciones

• Fuente: Nowell, R.W., Rodriguez, F., Hecox-Lea, B.J. et al. Bdelloid rotifers deploy horizontally acquired biosynthetic genes against a fungal pathogen. Nature Communications (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-49919-1