Menys és més: la pèrdua de gens impulsa l'evolució adaptativa d'un bacteri pandèmic

En pensar en l'evolució, sovint imaginem organismes que canvien o adquireixen nous gens per adaptar-se, com, per exemple, que els creixin ales, desenvolupin resistència o adoptin nous comportaments. En l'arbre de la vida, tant les mutacions espontànies com l'adquisició de gens són eines clàssiques d'adaptació, però un estudi publicat a la revista Nature Ecology & Evolutionhan ha abordat una altra via evolutiva menys coneguda i poc explorada fins ara: la pèrdua de gens.

Aquest estudi, liderat per un equip de científics coordinat per Jaime Martínez Urtaza, del Departament de Genètica i de Microbiologia de la Universitat Autònoma de Barcelona, ha descobert que la pèrdua de gens, i no el guany, ha afavorit l'expansió d'un bacteri present al mar causant d'importants brots infecciosos a molts països.

En aquest cas, la investigació s'ha centrat a analitzar el bacteri Vibrio parahaemolyticus, un dels responsables d'infeccions més destacats a escala global, principalment associades al consum de marisc, però també per l'exposició de ferides obertes a l'aigua de mar.

Vibrió parahaemolyticus

En particular, s'ha estudiat un clon pandèmic del bacteri, format per diversos subtipus o soques. Aquest clon en expansió és present principalment a Àsia (es va detectar per primera vegada el 1996 al Japó) i s'han reportat brots significatius posteriorment a la costa oest dels EUA i en alguns països llatinoamericans com Xile, el Perú o Mèxic. A Espanya es va detectar per primera vegada el 2004 a Galícia, on va causar un brot de gastroenteritis que va afectar vuitanta persones.

En estudiar la seva evolució, els investigadors van observar que diversos subtipus del bacteri semblaven substituir-se uns als altres amb el temps al seu recorregut expansiu a través de diferents onades (waves). 

Finalment, una soca dominant, anomenada wave-4, va ser la que es va imposar i va causar la majoria de les infeccions humanes. La dinàmica observada era similar a la forma en què les variants del virus SARS-CoV-2 (alfa, delta, òmicron…) es van substituir unes a altres durant la pandèmia de la COVID-19. L'anàlisi de l'empremta genètica de wave-4 per entendre quins mecanismes li havien conferit el seu avantatge competitiu va revelar la pèrdua de gens, i no un nou gen o una mutació, com el motor adaptatiu clau per convertir-se en dominant.

La clau de la supervivència del bacteri resideix en l'equilibri entre el dany que causa i la propagació 

Els gens que va perdre la variant wave-4 estan implicats en la utilització de la putrescina, una petita molècula present en el medi ambient i a l'intestí humà. 

Sense aquests gens, el bacteri va obtenir avantatges en dos aspectes clau. El primer, en la supervivència ambiental, ja que podia formar biopel·lícules més resistents, que protegeixen els bacteris de l'estrès i faciliten la seva adhesió a les superfícies, la qual cosa li permetria sobreviure durant els llargs viatges connectant zones distants del planeta. El segon, en la transmissió humana, perquè s'adheria més fàcilment a les cèl·lules humanes i colonitzava l'intestí més eficaçment. D'altra banda, la pèrdua genètica va provocar infeccions menys greus del bacteri.

És en aquest equilibri entre dany i propagació on resideix la supervivència dels bacteris. Els patògens massa nocius (amb una alta virulència) poden matar al seu hoste massa ràpid, el que dificulta la seva propagació. En canvi, els que aconsegueixen un equilibri entre la virulència i la propagació, com la grip estacional, poden tenir més èxit amb el temps. Això és el que els investigadors assumeixen que va succeir amb la variant wave-4.

En definitiva, les conclusions d'aquest estudi acaben amb la creença que la pèrdua de gens suposa una decadència biològica. És més, els investigadors han demostrat al contrari: que es tracta d'un moviment evolutiu intel·ligent.