Bacterias ancestrales, atrapadas en cuevas durante millones de años, viven en un mundo de terror en miniatura. Su único alimento son ellas mismas. Las tácticas de supervivencia que desarrollan las hacen resistentes a casi todos los antibióticos. Ahora, los científicos esperan usar sus estrategias para inspirar nuevos fármacos y tratamientos.
En las profundidades de la tierra, a 489 metros (1604 pies) bajo el desierto de Chihuahua, en el sur de Nuevo México, se encuentra la cueva de Lechuguilla, una caverna que se extiende a lo largo de 240 kilómetros (149 millas). No hay luz, y apenas hay comida. Cualquier ser vivo debe sobrevivir en condiciones de casi inanición.
«Puedes entrar por una entrada y viajar durante 16 horas en una dirección antes de llegar al final», dice Hazel Barton, profesora de ciencias geológicas en la Universidad de Alabama.
«Así que estás muy, muy, muy lejos de la entrada. Estás aislado, y hay lugares en esa cueva donde más gente ha pisado la luna que en esa zona.»
A pesar de la oscuridad, existe una asombrosa diversidad de vida microbiana. Gracias a que las bacterias han permanecido aisladas durante millones de años, ofrecen una perspectiva única del pasado. Además, cada una ha desarrollado una estrategia diferente para sobrevivir . Algunas extraen energía de las rocas y la atmósfera. Otras son depredadoras y se alimentan de otras bacterias.
Lo que se necesitaba era un entorno prístino. Uno que hubiera estado aislado de los humanos durante milenios.
«Como en la selva tropical, vemos depredadores que simplemente corren, atrapan, apuñalan y matan a otros microbios», dice Barton. «Pero también vemos otros microbios que trabajan juntos para obtener nutrientes y energía de un sistema que, de otro modo, no podría producir la energía suficiente para sobrevivir».
Además, estas bacterias tienen un as bajo la manga aún más sorprendente: son resistentes a la mayoría de los antibióticos , a pesar de haber estado atrapadas en una cueva formada hace seis millones de años, la mayor parte de la cual permaneció completamente aislada de los humanos hasta 1986. Esta resistencia no solo es un fenómeno natural extraordinario, sino que ahora está ayudando a los investigadores a encontrar fármacos capaces de resistir el avance de la resistencia antimicrobiana en la medicina moderna.
Chris HowesPero retrocedamos un poco. Hoy en día, la aparición de bacterias resistentes a los antibióticos, a menudo llamadas «superbacterias», es una creciente crisis sanitaria mundial . Estas bacterias patógenas causantes de enfermedades han desarrollado resistencia a múltiples tipos de antibióticos, lo que dificulta el tratamiento de las infecciones. Se determinó que la resistencia bacteriana a los antimicrobianos (RAM) fue directamente responsable de 1,14 millones de muertes en 2021, y se estima que 39 millones de personas morirán a causa de la RAM entre 2025 y 2050. Se calcula que millones de niños ya mueren cada año por infecciones resistentes a los antibióticos.
La causa de la crisis de la resistencia a los antimicrobianos suele atribuirse al mal uso y al uso excesivo de estos fármacos en humanos, animales y plantas. Sin embargo, esta no es la explicación completa. En 2006, por ejemplo, Gerard Wright, profesor de bioquímica y estudios biomédicos en la Universidad McMaster de Ontario, descubrió bacterias que habitan en el suelo y que poseen genes de resistencia a los antibióticos . Estos microorganismos, que viven en el lodo, tenían exactamente los mismos genes de resistencia que se encuentran en las bacterias que causan enfermedades en los humanos.
«No se trataba de bacterias patógenas. No causaban enfermedades. Simplemente estaban ahí, sin molestar a nadie», dice Wright.
Esto sugiere que la resistencia a los antimicrobianos no es algo nuevo y que, de hecho, está integrada en muchas bacterias, un hallazgo respaldado por el hecho de que también se han encontrado bacterias resistentes en núcleos de hielo glaciar extraídos de la Antártida , así como en los suelos, mares y rocas de este continente aislado. También se han descubierto bacterias resistentes a los antimicrobianos en el permafrost antiguo , así como en la microbiota intestinal de los habitantes de una tribu aislada de la selva amazónica .
Sin embargo, el hallazgo de Wright por sí solo no bastó para convencer a la comunidad científica de que la resistencia a los antimicrobianos había surgido sin contacto humano. Al fin y al cabo, el uso excesivo de antibióticos en la agricultura está bien documentado. Las bacterias del suelo podrían haber entrado en contacto con los antibióticos de esta manera.
«Vivimos en la era antropogénica, así que no hay lugar que no tenga evidencia de actividad humana, ya sea en la cima del Monte Everest o en el fondo de la Fosa de las Marianas», dice Wright.
Lo que se necesitaba era un entorno prístino, aislado de los humanos durante milenios. Así surgió la cueva de Lechuguilla. Esta cueva se formó hace millones de años a partir del agua de lluvia que se filtraba a gran profundidad. El agua se combinó con sulfuro de hidrógeno en las profundidades de la Tierra, creando ácido sulfúrico. El ácido ascendió a gran presión, disolviendo la piedra caliza a su paso. Finalmente, el agua rica en ácido chocó contra una capa de arenisca insoluble.
Alamy«Debido a esa capa de roca, nada puede entrar en la cueva», explica Barton. «Las cuevas se formaron hace millones de años, y el agua superficial tarda unos 1000 años en llegar a la zona donde estábamos tomando muestras. Además, se trataba de un pasaje recién descubierto al que, según sabemos, ningún ser humano había accedido antes».
En otras palabras, no existe la posibilidad de que los antibióticos hayan llegado a las cuevas.
Barton lleva más de 20 años estudiando la vida microscópica en cuevas . Es una de las pocas personas con acceso a la cueva de Lechuguilla. Por ello, en 2012, se unió a Wright para investigar si estos microbios también podrían ser resistentes a los antibióticos. Barton descendió a la cueva de Lechuguilla para recolectar muestras. La cueva tiene más de 366 metros de profundidad, por lo que para obtener las muestras fue necesario descender en rápel por una docena de cuerdas. Sin embargo, el esfuerzo valió la pena.
«Como era de esperar, descubrimos que todos los microbios presentes eran resistentes a prácticamente todos los antibióticos naturales que se han utilizado alguna vez en la clínica», afirma Barton.
La guerra microbiana es un resultado probable
Esto tiene sentido desde una perspectiva evolutiva.
«Los mecanismos y las vías que conducen a la resistencia a los antibióticos no se forman rápidamente», afirma Barton. «Si observamos la estructura de un antibiótico, vemos que se trata de una molécula que probablemente tardó cientos de millones, si no miles de millones de años, en formarse, por lo que es probable que la resistencia a esos antibióticos sea tan antigua como los propios antibióticos».
Sin embargo, las bacterias seguían muriendo con antibióticos sintéticos o semisintéticos, ya que nunca habían estado expuestas a ellos.
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Un microorganismo, una cepa bacteriana no patógena llamada Paenibacillus sp. LC231, fue resistente a 26 de los 40 antibióticos analizados, incluida la daptomicina, un antibiótico relativamente nuevo que se considera un último recurso contra bacterias resistentes a los medicamentos como el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM).
Los investigadores secuenciaron el genoma completo de Paenibacillus sp. LC231 y descubrieron que muchos de los genes de resistencia eran idénticos a los encontrados en bacterias resistentes a los antibióticos ya conocidas. Sin embargo, el equipo también identificó cinco genes de resistencia que nunca antes se habían detectado. Curiosamente, una especie emparentada con el antiguo y aislado Paenibacillus —una especie formadora de esporas que se encuentra ampliamente distribuida en la superficie— también posee los mismos mecanismos de resistencia. Esto significa que la resistencia a los antibióticos evolucionó antes de que las bacterias quedaran atrapadas en la cueva, no después.
«Para nosotros, la idea principal, y la razón por la que intentábamos hacer esto, era demostrar que la resistencia a los antibióticos forma parte de la historia natural de los microorganismos en el planeta», afirma Wright.
«La mayoría de los antibióticos provienen de bacterias y hongos, por lo que llevan produciéndolos y luchando entre sí durante cientos de millones, si no miles de millones de años.»