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La red mundial de la microbiología

Hoy en día está de moda hablar sobre los virus computacionales. Esa designación explica el comportamiento de aquellos programas malignos a través de una analogía con sus homónimos biológicos. Pero es igual de esclarecedor imaginar la biósfera de los verdaderos microbios vivos como una red mundial (www) de intercambio de información. En efecto, los microbios vivos intercambian información entre ellos y con su ambiente, utilizando el ADN como los paquetes de datos que circulan por todas partes. La diferencia entre los microbios y los virus computacionales, es que aquéllos no sólo se esparcen, sino que pueden evolucionar, y lo hacen a un ritmo más rápido que los organismos a los que infectan. De hecho, los microbios están bien diseñados para explotar esta diferencia en su provecho en la guerra que a veces se desata entre ellos y otras especies, guerra que para nosotros es enfermedad y muerte.

Esa capacidad de los microbios para transferir información a otros organismos es lo que hace posible la analogía con la red mundial. Al igual que los virus computacionales, muchos virus vivos pueden integrar (descargar o bajar) su propio ADN al material genético (el genoma) de su huésped, y éste posteriormente se puede copiar y transmitir. De hecho, incluso nuestra evolución se explica en parte por estos encuentros con los microbios. Muchos segmentos del ADN humano se originaron por choques históricos con un tipo particular de virus, llamados retrovirus, que “bajaron” su información a las células humanas y la integraron a nuestro ADN.

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El campo de la genética molecular, que comenzó en 1944, cuando se demostró que el ADN era el mecanismo mediante el cual se transmitían las características hereditarias, llevó a los microbios al convertirse en el centro de muchas investigaciones biológicas. Los sistemas compuestos por microbios frecuentemente son los modelos más útiles para estudiar la evolución en el laboratorio.

Lo que hace que la evolución de los microbios sea tan fascinante –y preocupante- es la combinación entre sus poblaciones enormes y las intensas fluctuaciones dentro de esas poblaciones. Algunos microbios poseen un gen que aumenta su variabilidad, y eso les permite mutar a ritmos distintos en respuesta a los factores en el ambiente –algo que los organismos más grandes raramente hacen. Además, mientras las especies más avanzadas, como los humanos, no son capaces de reproducirse con miembros de otras especies, la evolución microbiana no se ve tan limitada por esta barrera. En efecto, a través de un proceso conocido como “transferencia plásmica”, los microbios pueden intercambiar innovaciones biológicas, incluyendo –principal y peligrosamente—la resistencia a los antibióticos, que una especie de microbios le puede pasar a otra.

Simplemente el número de microbios y su capacidad para intercambiar información entre ellos constituye una fórmula para la evolución a alta velocidad. Las poblaciones de microbios fluctúan por varios miles de millones diariamente, a medida que se mueven dentro de sus organismos huéspedes y se topan con antibióticos, anticuerpos y otros peligros naturales a los que su evolución genética puede responder. Una simple comparación entre el ritmo de evolución de los microbios y el de sus huéspedes multicelulares da como resultado una ventaja de millones a uno a favor del microbio. Un año en la vida de un microbio rebasa, fácilmente, las eras que les llevó su evolución a todos los mamíferos.

En esa medida, la humanidad está perdiendo la carrera evolutiva. En efecto, muchas especies complejas han perdido la gurra contra los microbios y se han extinguido. La historia del ser humano también ha estado marcada por pestes catastróficas provocadas por microbios. Aunque hasta ahora hemos sobrevivido a todos esos desastres microbianos, para mantener nuestra supervivencia en un mundo en el que los gémenes/virus y sus huéspedes interactúan en formas novedosas continuamente, vamos a necesitar pensar también de manera innovadora para traer a la contienda capacidades técnicas e inteligencia social cada vez más sofisticadas.

En mis trabajos recientes estudio las implicaciones de este desequilibrio tan marcado entre el ritmo evolutivo de los humanos y de los microbios y virus.

Si la motivación evolutiva de los microbios hubiera sido optimizar su virulencia y capacidad letal, las especies mayores no habrían sobrevivido a competencia tan asesina. Pero, por supuesto, tampoco habrían sobrevivido muchos de los microbios, ya que dependen de otras especies que son su habitat. A pesar de que los microbios no buscan normalmente aumentar su virulencia, la mayoría de las investigaciones sobre enfermedades infecciosas se centran en los mecanismos mediante los cuales se sienten sus efectos dañinos, así como en las formas en que los organismos huéspedes se adaptan (principalmente a través del sistema inmunológico) para combatir esa virulencia. Se ha dado muy poca atención a los mecanismos internos que los microbios utilizan para mantenerse dentro de sus huéspedes, que incluyen el interés que el microbio comparte con su huésped de controlar y limitar los daños que provoca.

Después de todo, el microbio reside en su huésped para obtener una ganacia. Hay ejemplos sorprendentes que demuestran que el objetivo de un microbio es la supervivencia conjunta con su huésped. En algunos casos, los parásitos incluso manipulan el sistema inmunológico de su huésped a fin de mejorar la resistencia de éste contra infecciones por parte de otros parásitos invasores rivales. Así, probablemente tendremos que aprender a explotar estas sinergias y a utilizar las armas que nos ofrecen los microbios, en vez de considerarlos únicamente como enemigos mortales destinados a una exterminación perentoria.

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De la misma forma en que los científicos analizan sistemas ambientales enteros para ver cómo interactúan las partes que los constituyen, debemos considerar al ser humano como un genoma ampliado. Sus partes son el genoma del ADN nuclear (karioma), un condrioma (las mitocondrias) y lo que yo llamo un microbioma: el conjunto de microbios que habitan en el cuerpo. Debemos estudiar a los microbios que llevamos como parte de un cuerpo compartido.

Si no puedes contra ellos, úneteles, dice el refrán, y para bien o para mal, nuestros destinos están unidos a los de los microbios que comparten nuestros cuerpos. Podemos beneficiarnos si obtenemos un conocimiento más profundo de la forma en que funcionan dentro de y con nosotros.