El cólera «roba» ADN para hacer más daño

El cólera es causado cuando la bacteria ‘Vibrio cholerae’ infecta el intestino delgado y se caracteriza por diarrea acuosa aguda que resulta en deshidratación grave. Científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, han demostrado ahora que el ‘V. Cholerae’ utiliza una pequeña lanza para apuñalar y matar las bacterias vecinas, incluso de su propia especie, y luego robar su ADN, un mecanismo conocido como «transferencia horizontal de genes» que permite a la bacteria del cólera ser más virulenta mediante la absorción de las características de su presa.

El laboratorio de Melanie Blokesch, de la EPFL, ha descubierto cómo ‘V. Cholerae’ utiliza un dispositivo asesino de depredador para competir con las bacterias que le rodean y robar su ADN. Este mecanismo asesino molecular emplea un resorte de lanza que está constantemente disparando, un arma que se llama «sistema de secreción de tipo VI» (T6SS) y se sabe que existe en muchos tipos de bacterias. Cuando ‘V. Cholerae’ se acerca a otras bacterias, la lanza perfora un agujero en ellas, provocándoles la muerte y la liberación de su material genético, que el depredador lleva hacia sí.

Este comportamiento es provocado por el ambiente de la bacteria. La bacteria del cólera vive naturalmente en el agua, por ejemplo, en el mar, donde se une a pequeños crustáceos planctónicos, donde se alimenta del componente principal de sus conchas: un polímero de azúcar llamado quitina. Cuando la quitina está disponible, ‘V. Cholerae’ entra en un modo de supervivencia agresivo llamada «competencia natural», en el que ataca a las bacterias vecinas con su lanza, incluso aunque sean de su misma especie.

Melanie Blokesch propuso explorar cómo ‘V. Cholerae’ utiliza este comportamiento para competir por la supervivencia en la naturaleza. Su laboratorio probó diferentes cepas de la bacteria de todo el mundo, la mayoría de las cuales han sido implicadas en la séptima pandemia de cólera, que comenzó en Indonesia en la década de 1960, se extendió rápidamente a Asia, Europa y América Latina, y sigue afectando a las poblaciones de hoy en día.

Los investigadores cultivaron estas bacterias en superficies de quitina que simularon su hábitat natural en crustáceos y encontraron que la pequeña lanza no es sólo una parte del sistema natural de supervivencia de ‘V. Cholerae’ sino que también contribuye a la transferencia de genes que podrían hacer que la bacteria sea más resistente a las amenazas, incluso a los antibióticos. Luego, los autores emplearon técnicas genéticas y de bioimagen para identificar, en tiempo real, qué mecanismos están involucrados en este evento, que se llama «transferencia horizontal de genes».

«Mediante el uso de este modo de adquisición de ADN, una sola célula ‘V. Cholerae’ puede absorber fragmentos que contienen más de 40 genes de otra bacteria --dice Melanie Blokesch-- Eso es una enorme cantidad de nueva información genética». Este fenómeno se conoce como transferencia de genes «horizontal», en oposición al paso convencional «vertical» de genes de padres a hijos.

La importancia de este estudio, que se publica en ‘Science’, radica en el hecho de que la transferencia génica horizontal es un fenómeno generalizado en las bacterias y contribuye a la dispersión de los factores de virulencia y resistencia a los antibióticos. Además, la activación del dispositivo de lanza gracias a la quitina hace que la bacteria sea más peligrosa para los pacientes cuando la ingieren porque esta lanza molecular también puede matar las bacterias protectoras del intestino humano.

Los científicos están ahora ampliando su análisis sobre la interacción entre la producción de la lanza inducida por la quitina y la transferencia horizontal de genes. «Mediante el estudio de esta interacción, podemos comenzar a comprender mejor las fuerzas evolutivas que dan forma a los patógenos humanos y, tal vez, también la transmisión de la enfermedad del cólera», concluye Blokesch.