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Los microorganismos se defienden

07/06/2008 - Autor: Mariló Hidalgo - Fuente: Revista Fusión
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Microorganismos.
Microorganismos.

El hombre lleva sobre la Tierra apenas unos millones de años, mientras que ellos están aquí desde el principio. Fueron los primeros seres vivos que poblaron el planeta y los responsables de que hoy sea un lugar habitable. Cubren como un manto la vida y forman parte del 90% de las células de nuestro cuerpo. La mano del hombre ha alterado los ecosistemas y por tanto su equilibrio. Ellos se rebelan y luchan por sobrevivir.

Los dueños del planeta

Sin duda tienen mala reputación, aunque también hay que reconocer que se debe básicamente a la ignorancia. Hablamos de los microbios, esos pequeños organismos unicelulares que asociamos con frecuencia a enfermedades y graves amenazas; esos "bichitos" que consideramos primitivos, rudimentarios y sin apenas evolución, que vemos a través del microscopio de un laboratorio o fotografiados en los libros; esas "criaturitas" que conviven a nuestro lado pero que intentamos evitar en la medida de lo posible.

Descubrimientos fascinantes de este mundo diminuto nos muestran una realidad que está revolucionando a la comunidad científica.

Existen varios tipos de microorganismos pero aquí vamos a hablar especialmente de las bacterias. Minúsculas nanomáquinas biológicas perfectamente organizadas en red, con códigos genéticos reducidos, especializadas pero programadas para funcionar en grupo a fin de poder sobrevivir a cualquier adversidad.

Fueron los primeros seres vivos que poblaron la Tierra y sus únicos habitantes durante millones de años. Su trabajo fue decisivo para crear las condiciones iniciales de la existencia de vida en el planeta y hoy cubren como un inmenso manto mares, montañas, cuevas, atmósfera y por supuesto, nuestro cuerpo. El biólogo británico Richard Dawkins lo resumía en esta frase: "El mundo está dividido fundamentalmente en bacterias y el resto".

Y es que hace 3.500 millones de años, las células bacterianas se dividieron una y otra vez y exhalaron todo el oxígeno necesario para la vida. Transformaron aquella atmósfera caliente, irrespirable e inhóspita que era en aquel momento nuestro planeta, en un lugar habitable. Alteraron toda la superficie de la Tierra hasta convertirla en un fértil planeta. Durante este proceso tuvieron que adaptarse al frío y al calor, al medio acuático y a la densidad terrestre para poder sobrevivir. Y así llegaron hasta nuestros días. Son las dueñas del planeta y cuando el hombre haya desaparecido, ellas seguirán estando aquí.

El microscopio ha revolucionado la ciencia y nos empieza a mostrar la importancia de lo pequeño, del microcosmos. Es ahí donde parecen encontrarse los verdaderos cimientos de la vida.

Los expertos aseguran que si desde el principio hubiese existido una sola especie -en vez de esta variedad de flora y fauna- no podría haber vivido más de 300 millones de años porque habría agotado las reservas para su sustento. Gracias a las bacterias la materia viva se recicla, se transforma y se acopla de tal manera que los residuos de unos sirven de alimento a otros. Es la cadena de la vida en una lucha por la supervivencia.

Unas bacterias se encuentran en ambientes inhóspitos como agua salada, manantiales en ebullición, ambientes ricos en ácido sulfúrico o lugares sin oxígeno; allí producen gas metano. Otras se encuentran en el suelo, aire, agua o interior de otros seres vivos y desarrollan una labor de cooperación en sus funciones vitales. Un grupo especial es el encargado de la fotosíntesis: producen oxígeno para la atmósfera.

Gracias a sus tareas de "reciclaje", cuando las plantas y los animales mueren, los nutrientes se descomponen y se liberan para servir de alimento a otras especies. Nos proporcionan alimentos, ya que participan activamente en el proceso de fabricación del pan, la cerveza o el vino, el yogurt o el queso. Son fuente de nutrientes para todos los animales marinos y además ayudan a las plantas a crecer fuertes y aumentar su productividad.

Tienen una parte activa en el proceso de biodegradación, ya que son las responsables de eliminar los desechos generados por la industria y los hogares, tratamiento de las aguas residuales y su posterior transformación para que el agua regrese a sus cauces naturales con seguridad. Incluso el metano producido durante este proceso es utilizado para generar calor y electricidad.

Gracias al trabajo realizado por estos microorganismos a lo largo de miles de años, el hombre puede disponer hoy de petróleo o gas natural. Y también de antibióticos, claves para la salud, resultado -en un 70% de casos- de fermentaciones bacterianas.

¿Hay algo que ocurra en este planeta que no tenga relación con estos pequeños organismos? En realidad no. Nuestras propias células proceden de la simbiosis de bacterias y cuando hace 700 millones de años aparecieron los primeros organismos pluricelulares, las bacterias ya habían establecido su reino 2.800 millones de años antes.

¿Cómo han conseguido sobrevivir a tanta adversidad? ¿Son inteligentes? Ésa ha sido la gran pregunta hasta ahora que parece tener su respuesta en los últimos descubrimientos: no poseen inteligencia pero su funcionamiento como conjunto sí es inteligente. ¿Cómo? Trabajando en equipo, intercambiando información, tejiendo una red altamente resistente y estable frente a perturbaciones externas.

Compartiendo código genético y, por tanto, ayudando a reprogramar continuamente a sus compañeras según las exigencias del entorno. Desarrollando una cultura constructiva, transformadora, basada en el reciclaje -recordemos que su palabra clave es fermentar-. Evolucionando a través de la creatividad, de la innovación que les llega desde cualquier punto de la red de comunicación que tienen creada desde hace millones de años y que abarca hasta el último rincón de este planeta. Trabajando como bloque para autoabastecerse, buscando siempre las condiciones óptimas para el equilibrio de la comunidad. Son sabias e inteligentes en la medida en que cada uno de sus miembros actúa de forma responsable, aportando "su especialidad" en beneficio del conjunto.

Esta forma de vida les ha permitido colonizar cada vez más hábitats, aumentar la diversidad de la especie y por supuesto sobrevivir, desarrollar una mayor resistencia a las alteraciones del entorno.

Desde el punto de vista evolutivo, el hombre es un recién llegado. Como especie se
encuentra en una fase juvenil. Es más un proyecto que una realidad.

Pero sobre todo, esta forma de vida ha despertado gran interés entre expertos de distintas disciplinas porque plantea un nuevo concepto de evolución de las especies, alejado del principio de competencia o la ley del más fuerte. Algunos incluso hablan ya de un modelo de civilización bacteriana y de un "pensamiento bacteriano". Un ideal de vida basado en la cooperación, la especialización -cada una desarrolla una labor distinta- y en el trabajo en equipo, verdaderos motores de su evolución. Valores que chocan con los que hasta ahora ha defendido el hombre y que le han conducido al momento actual: violencia, guerra, individualismo, egocentrismo respecto al resto de la creación, destrucción del entorno...

La realidad es que desde el punto de vista evolutivo el hombre es un recién llegado. Como especie se encuentra aún en una fase juvenil: empieza ahora a desarrollarse y conocerse. Podríamos decir que es más un proyecto que una realidad. Si a ello añadimos los recientes descubrimientos sobre la composición de nuestras células, los fósiles encontrados de microbios primitivos y la información que ha llegado a nosotros a raíz de la decodificación del ADN, veremos que esa idea del hombre como criatura invulnerable y supremo administrador de la vida en el planeta, cae por tierra. El microscopio ha revolucionado la ciencia y nos empieza a mostrar la importancia de lo pequeño, del microcosmos. Es ahí donde parecen encontrarse los verdaderos cimientos de la vida, un modelo a seguir, las claves de la supervivencia.

Somos más microbios que mamíferos

No son nuestros polizones y no están fuera sino dentro. Conviven con nosotros desde hace una eternidad. En realidad cada uno somos una recombinación de poderosas comunidades bacterianas que tienen tras de sí una larga historia de millones y millones de años. Ellas son el origen, lo tienen grabado en su memoria y nosotros somos algo así como una comunidad de bacterias ambulantes. Juntos estamos embarcados en esta aventura que es la vida.

Se cree que el número total de genes microbianos en nuestro cuerpo, excede al de genes humanos en una proporción de mil a uno. Aunque debido a su tamaño, sólo un 10% de nuestro peso corresponde a estos microorganismos. Con ellos intercambiamos constantemente sustancias moleculares relacionadas con el crecimiento, desarrollo y reproducción. Dicho de otra forma, gracias a ellos somos humanos.

El 90% de las células de nuestro cuerpo son bacterias. Existe una inmensa red bacteriana que mantiene conectada la vida del planeta

Durante los nueve meses que permanecemos en el vientre materno estamos aislados de esa influencia pero en el momento que salimos al mundo exterior, pasamos a depender de estos pequeños organismos para sobrevivir. Unos nos harán de escudo contra gérmenes del medio ambiente que intenten invadirnos. Otros nos ayudarán a realizar funciones corporales -digestión, asimilación de nutrientes, eliminación de residuos-. O se movilizarán para restablecer nuestro equilibrio natural cuando éste se perturbe.

Algunos científicos hablan de la existencia de una continuidad entre nuestros microbios internos y los que habitan fuera de nosotros. Idea nada descabellada si tenemos en cuenta que las comunidades bacterianas, como ha defendido la bióloga Lynn Margulis, codirectora del departamento de Biología Planetaria de la NASA, han sido desde el principio, "una auténtica red de intercambio genético a escala planetaria que ha perdurado hasta nuestros días". Una red en el sentido más real de la palabra que se ha generado principalmente por supervivencia y ha hecho posible la vida. "Los organismos vivos visibles -asegura Margulis- funcionan sólo gracias a sus bien desarrolladas conexiones con la red de vida bacteriana. Toda la vida está embebida en esta red autoorganizadora que incluye complicadas redes de sistemas sensores y de control que tan sólo empezamos a percibir". Unas redes de comunicación que también han despertado mucho interés.

El microbiólogo Christian Trigoso, jefe de Laboratorio de Bacteriología Clínica del INLASA de Bolivia está convencido de que los verdaderos dueños del copyright de Internet son las bacterias. "Internet es una mega red mundial de ordenadores interconectados a tiempo completo. Envían y reciben información codificada en paquetes llamados bits. Esta capacidad de recibir y procesar información y disponer de ella desde cualquier ordenador en cualquier lugar del mundo hace que Internet sea de gran utilidad.

Pero este mecanismo horizontal de transferencia de información es antiguo, lo inventaron realmente las bacterias. Ellas son capaces de reproducirse a una velocidad asombrosa: pueden generar miles de millones de organismos individuales a partir de una sola célula original. Pero además, han sido capaces de diseñar otro mecanismo aún mas potente, una red de redes a escala planetaria. La información genética de las bacterias se puede transferir de una especie a otra. Es decir, una bacteria puede utilizar genes de otro linaje distinto al suyo y realizar funciones que tal vez con sus propios genes no podría hacer.

Esta diversidad ha generado un inmenso banco de datos -como Internet- genético que está a disposición de todas las bacterias, independientemente de cuál sea su especie o dónde viva. Y dado que su historia en este planeta es larguísima podemos entender cómo toda esta información acumulada les ha ayudado no sólo a superar crisis de adaptación al medio ambiente sino a hacerlo en muy poco tiempo mientras que otros organismos tardarían miles de años"

Alterar el equilibrio. Bacterias resistentes

La penicilina es un producto de la naturaleza, yo sólo la he hallado" decía Alexander Fleming. Qué duda cabe que el descubrimiento de este antibiótico natural fue trascendental para el conjunto de la civilización, ya que gracias a él se salvaron miles de vidas. Se trataba de una sustancia terapéutica producida por una serie de microorganismos que podía destruir el desarrollo de otros elementos patógenos que generaban tétanos, difteria, pulmonía, etc.

La humanidad pensó entonces que en cierta forma la enfermedad quedaría relegada a un segundo plano, pero no ha sido así. El abuso y uso indiscriminado de los antibióticos ha provocado que distintos agentes patógenos se hayan hecho resistentes, hasta llegar a una grave situación sanitaria donde un número creciente de infecciones no tiene tratamiento, ningún antibiótico resulta eficaz. En un artículo publicado hace unos meses en la revista Science por un grupo de investigadores de la Universidad de Harvard (EEUU) se describe a una serie de bacterias que no sólo no se alteran ante el efecto de los antibióticos, sino que llegan a utilizarlos de alimento.

Reconoce la OMS en su informe de 2007 que la propagación de la resistencia a los antibióticos amenaza gravemente los avances logrados en muchas áreas de la lucha contra las enfermedades infecciosas: en concreto preocupa especialmente la tuberculosis. "La resistencia a fármacos es manifiesta en el caso de las enfermedades diarreicas, las infecciones nosocomiales, las de transmisión sexual, las de las vías respiratorias, la malaria, meningitis y se está observando también en la infección de VIH", recoge dicho informe. Las enfermedades infecciosas provocan en la actualidad quince millones de muertes anuales y suponen el 35% de la mortalidad en los países en desarrollo y el 5% en los industrializados.

Las enfermedades infecciosas causan quince millones de muertes anuales. La tuberculosis reaparece con fuerza

Existen al menos cuarenta enfermedades que se desconocían hace tan sólo una generación. Otras han reaparecido con fuerza, como la tuberculosis, que vuelve a producir dos millones de muertes al año en el mundo. Nos encontramos, alerta la OMS, ante un problema sanitario de primera magnitud. Y no sólo producido por la resistencia a los antibióticos "sino por otros muchos agentes presentes en la polución química del ambiente, que son tóxicos para cualquier organismo vivo y, por tanto, también para los microorganismos que se ven forzados a evolucionar y mutar", apunta el catedrático de Microbiología de la UCM, el profesor César Nombela.

En los últimos cincuenta años la industria farmaceútica ha producido millones de toneladas de antibióticos, biocidas (piensos) y bactericidas, que se han aplicado indiscriminadamente en la agricultura (infecciones bacterianas en árboles frutales) y ganadería (engorde de ganado), lo que ha ocasionado la presencia de residuos antibióticos que afectan directamente a la cadena alimentaria.

Las sustancias antibacterianas utilizadas en los productos de limpieza son semejantes a los antibióticos en su acción y también han provocado la resistencia en ciertas bacterias. Además, se han liberado virus y bacterias de áreas desconocidas, vertiendo sustancias tóxicas y experimentando sin control. Todo ello ha ido a parar al medio ambiente. Las consecuencias que pueda tener a largo plazo son desconocidas.

Los seres humanos dependemos totalmente de los microbios, son una parte natural y necesaria de la vida. Alterar ese perfecto equilibrio con el que están programados ha provocado una auténtica "revolución bacteriana" donde el hombre lleva las de perder. La resistencia también podría ser entendida como una expresión de la inteligencia de la propia Vida, que desarrolla sus estrategias para continuar con su cometido, tal y como hizo en el origen de los tiempos. Y en eso, las bacterias tienen mucha más experiencia que nosotros.

César Nombela Catedrático de Microbiología de la Universidad Complutense de Madrid y ex presidente del CSIC.

"Ni el ser humano, ni los demás seres vivos podrían existir sin los microbios.
Pero ellos sí se pueden desarrollar sin nosotros"

-¿Cómo interactúan los microbios con el cuerpo humano y cómo afectan a nuestra salud?

-Los microbios son imprescindibles para la salud humana. Nuestro organismo alberga normalmente un conjunto de microbios (lo que se llama la Microbiota) que supone más células microbianas que células propias, no podríamos vivir sin esta Microbiota normal. Sólo algunos microbios patógenos pueden en ocasiones acceder, o aumentar su crecimiento de forma significativa en algunas circunstancias, y producir enfermedad. La flora microbiana normal nos protege eficazmente frente a los patógenos.

-La influencia de la actividad humana sobre el medio ambiente está provocando una auténtica revolución bacteriana, ¿con qué resultados?

-La importancia de la vida microbiana para nuestro organismo se puede también predicar acerca de la biosfera, los microbios representan más del 90% de todo el "material vivo" de la Tierra. La capacidad de evolucionar de los microbios es notable y rápida, por ello, la actividad agrícola, industrial, etc. afecta a la población microbiana. El empleo de antibióticos, pesticidas, las prácticas agrícolas, la producción industrial, la obtención de recursos marinos y tantas otras tareas, lógicamente, tiene efectos en esa evolución, porque afectan a todos los ambientes.

"Nuestro conocimiento de los microbios nos puede permitir atajar las consecuencias de una evolución que es inevitable que se produzca"

-Hay expertos que estiman que en los últimos años han surgido más de cuarenta nuevas patologías infecciosas. ¿Qué grado de responsabilidad tiene el ser humano en este proceso?

-La emergencia de nuevos patógenos microbianos, así como la re-emergencia de algunos otros que han sufrido modificaciones, es real y así se ha venido constatando. Más que hablar de responsabilidad hay que referirse a la consecuencia lógica de situaciones como la modificación de hábitos de vida, o el empleo de instalaciones o productos que son consecuencia del avance tecnológico. Los ejemplos son muchos; las grandes instalaciones de refrigeración para aire acondicionado, determinaron el que la bacteria Legionella se acumulara en los depósitos de agua y pudiera infectar a las personas al diseminarse en el ambiente como parte de los aerosoles que se propagan en los locales climatizados. Los movimientos de viajeros y emigrantes, las nuevas prácticas alimentarias o de relaciones sexuales, para indicar algún ejemplo más, modifican ambientes y crean nuevas oportunidades para microbios patógenos. Lo importante es que nuestro conocimiento de los microbios nos puede permitir atajar las consecuencias de una evolución que es inevitable que se produzca.

-¿Qué es exactamente la resistencia y qué efectos tiene en estos momentos sobre la vida humana?

-Es la capacidad, desarrollada o adquirida por algunos microbios, de sobrevivir en presencia de antibióticos u otros agentes que anteriormente producían su muerte. Se trata de una característica genética, cuando un microbio la adquiere o la desarrolla todos sus descendientes son ya resistentes. La rapidez de multiplicación microbiana unida a la facilidad de las bacterias para intercambiarse genes, hace que la resistencia a los antibióticos se pueda extender, incluso generalizar. Las consecuencias: muchos antibióticos que servían para tratar algunas infecciones ya no sirven. Las soluciones apuntan en dos direcciones: la primera un uso racional de los antibióticos, para lograr el efecto bueno -la curación que necesitamos- y la segunda evitar o minimizar el efecto malo -la selección de bacterias resistentes-, que harán inútil su uso futuro. También es preciso desarrollar nuevos antibióticos, a ser posible con menor riesgo de inutilizarse por las resistencias.

-¿Cuál es la causa del actual rebrote de enfermedades infecciosas como la tuberculosis?

-Algunos patógenos, como el Mycobacterium tuberculosis, tienen características especiales en su relación con el ser humano. Dan lugar a infecciones prolongadas, que incluso se hacen crónicas en cuanto a su persistencia en el organismo, por su capacidad de sobrevivir a las defensas que tenemos y por la necesidad de tratamientos muy prolongados que hacen muy difícil su erradicación. Además, este microbio encuentra condiciones muy favorables en personas debilitadas por infecciones como la del virus del SIDA. Por ello, el bacilo tuberculoso está notablemente extendido -una de cada tres personas en el mundo, están afectadas por esta bacteria, lo que no significa que todas padezcan una infección aguda-, hay muchas estirpes de la bacteria que son multirresistentes, la cifra mundial de nuevos casos es de 8,8 millones por año, además, la tuberculosis supone 1,6 millones de fallecimientos en el mundo. La infección por SIDA ha complicado notablemente la infección tuberculosa y es responsable, en buena medida, de su crecimiento. Dos tercios de los nuevos casos se producen en China, la India y la República Rusa. La afectación en el mundo desarrollado supone un 2% del total mundial.

"Sólo algunos microbios patógenos pueden en ocasiones acceder o aumentar su crecimiento de forma significativa y producir enfermedad"

-Una vez planteada la relación entre seres humanos y microorganismos ¿pueden existir unos sin otros?

-Ni el ser humano, ni los demás seres vivos podrían existir sin los microbios, los microbios sí se pueden desarrollar sin nosotros. Sólo hay conflicto con aquella adaptación de algunos microbios -muy pocos- que les lleva a ser patógenos. En el pasado, las grandes epidemias y pandemias acabaron con millones de personas; hoy, también algunas pandemias como la del SIDA han producido una mortalidad muy elevada, pero tenemos un elevado conocimiento y medios para defendernos. Frente a la emergencia de patógenos resistentes, a la que tenemos que hacer frente, podemos felicitarnos, por ejemplo, de la erradicación del virus de la viruela, un patógeno que causó la muerte a millones de personas pero que, gracias a la vacunación, hemos podido declarar erradicado. Proseguirá la emergencia de nuevos patógenos y la aparición de resistentes; la investigación microbiológica podrá seguir haciendo frente a todo ello, así como derivar muchos beneficios de la actividad de los microbios. §

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