Menos es más: la pérdida de genes impulsa la evolución adaptativa de una bacteria pandémica

Lea este artículo en catalán

Al pensar en la evolución, a menudo imaginamos organismos que cambian o adquieren nuevos genes para adaptarse, como, por ejemplo, que les crezcan alas, desarrollen resistencia o adopten nuevos comportamientos. En el árbol de la vida, tanto las mutaciones espontáneas como la adquisición de genes son herramientas clásicas de adaptación, pero un estudio publicado en la revista Nature Ecology & Evolutionhan ha abordado otra vía evolutiva menos conocida y poco explorada hasta ahora: la pérdida de genes.

Este estudio, realizado por un equipo de científicos coordinado por Jaime Martínez Urtaza, del Departamento de Genética y de Microbiología de la Universidad Autónoma de Barcelona, ha descubierto que la pérdida de genes, y no la ganancia, ha favorecido la expansión de una bacteria presente en el mar causante de importantes brotes infecciosos en muchos países.

En este caso, la investigación se ha centrado en analizar la bacteria Vibrio parahaemolyticus, uno de los responsables de infecciones más destacados a escala global, principalmente asociadas al consumo de marisco, pero también por la exposición de heridas abiertas en el agua de mar.

Vibrio parahaemolyticus

En particular, se ha estudiado un clon pandémico de la bacteria, formado por diversos subtipos o cepas. Este clon en expansión está presente principalmente en Asia (se detectó por primera vez en 1996 en Japón) y se han reportado brotes significativos posteriormente en la costa oeste de EE.UU. y en algunos países latinoamericanos como Chile, Perú o México. En España se detectó por primera vez en 2004 en Galicia, donde causó un brote de gastroenteritis que afectó a ochenta personas.

Al estudiar su evolución, los investigadores observaron que varios subtipos de la bacteria parecían sustituirse unos a otros con el tiempo en su recorrido expansivo a través de distintas olas (waves). 

Por último, una cepa dominante, llamada wave-4, fue la que se impuso y causó la mayoría de las infecciones humanas. La dinámica observada era similar a la forma en que las variantes del virus SARS-CoV-2 (alfa, delta, ómicron…) se sustituyeron unas a otras durante la pandemia de la COVID-19. El análisis de la huella genética de wave-4 para entender qué mecanismos le habían conferido su ventaja competitiva reveló la pérdida de genes, y no un nuevo gen o una mutación, como el motor adaptativo clave para convertirse en dominante.

La clave de la supervivencia de la bacteria reside en el equilibrio entre el daño y la propagación 

Los genes que perdió la variante wave-4 están implicados en la utilización de la putrescina, una pequeña molécula presente en el medio ambiente y en el intestino humano. 

Sin estos genes, la bacteria obtuvo ventajas en dos aspectos clave. El primero, en la supervivencia ambiental, ya que podía formar biopelículas más resistentes, que protegen las bacterias del estrés y facilitan su adhesión a las superficies, lo que le permitiría sobrevivir durante los largos viajes conectando zonas distantes del planeta. El segundo, en la transmisión humana, porque se adhería más fácilmente a las células humanas y colonizaba el intestino más eficazmente. Por otra parte, la pérdida genética provocó infecciones menos graves de la bacteria.

Es en este equilibrio entre daño y propagación donde reside la supervivencia de las bacterias. Los patógenos demasiado dañinos (con una alta virulencia) pueden matar a su huésped demasiado rápido, lo que dificulta su propagación. En cambio, los que logran un equilibrio entre daño y propagación, como la gripe estacional, pueden tener mayor éxito con el tiempo. Esto es lo que los investigadores asumen que sucedió con la variante wave-4.

En definitiva, las conclusiones de este estudio rompen con la creencia de que la pérdida de genes supone una decadencia biológica. Es más, los investigadores han demostrado todo lo contrario: que se trata de un movimiento evolutivo inteligente.