miércoles, 23 de octubre de 2019

Resistencia a los antibióticos: lo que podemos aprender de las hormigas


Resistencia a los antibióticos: lo que podemos aprender de las hormigas

En la naturaleza existen muchos ejemplos de co-evolución realmente fascinantes. Uno de ellos es el del grupo de hormigas cortadoras de hojas Attini (Atta spp. y Acromyrmex spp.), que cultivan hongos (Leucoagaricus spp.) en sus hormigueros en una simbiosis mutualista (una relación en la que ambos se benefician).

Estas hormigas recolectan grandes cantidades de hojas que transportan al hormiguero. Las hormigas obreras se alimentan de la savia que toman directamente al cortar la hoja, y el resto de las hojas sirve para alimentar el hongo. El hongo necesita del microclima del hormiguero y de la nutrición que le proporcionan las hormigas. De hecho, algunos de estos hongos no son capaces de crecer fuera del hormiguero. ¿Y qué hace el hongo? Es utilizado para alimentar a las larvas de las hormigas. De esta forma, los dos ganan: las hormigas “cuidan” del hongo y este sirve de alimento a las larvas.


Las hormigas cultivan su propio hongo desde hace más de 60 millones de años

Pero en esa historia de “amor” entre las hormigas y el hongo hay un tercero: otro hongo “celoso” (Escovopsis spp.) que puede invadir el hormiguero y acabar con el hongo que cultivaban las hormigas. Como las hormigas dependen del hongo que cultivan, este otro parásito es capaz de acabar con todo el hormiguero.

Y no acaba aquí la historia. Las hormigas han aprendido a defenderse y han desarrollado (co-evolución) una estrategia para proteger a su cultivo de hongos. Estas hormigas albergan en su cutícula, en unas glándulas exocrinas, un conjunto de bacterias que producen sustancias antimicrobianas específicas capaces de acabar con el hongo invasor. Estas bacterias (de los géneros Pseudonocardia spp. y Streptomyces spp.) producen un grupo variado de compuestos denominados candicidina y antmycina que inhiben al hongo parásito.

Un auténtico juego de tronos entre hormigas, hongos y bacterias

En esta vodevil trágico-cómico, por tanto, tenemos cuatro actores: las hormigas que cultivan el hongo en su hormiguero, el hongo que sirve de alimento para las larvas de las hormigas, el otro hongo parásito que quiere acabar con el hormiguero, y las bacterias que están en la superficie de las hormigas para acabar con el hongo malo.  Y, ¿quién gana? Pues todos co-evolucionan a la vez.


 (Fuente: ref. 1)

El hongo parásito a su vez contraataca haciéndose resistente a los antimicrobianos producidos por las bacterias de la hormiga o sintetizando antibióticos que las inhiben. Esto acaba causando una presión selectiva sobre estas bacterias que a su vez evolucionan para sintetizar nuevos compuestos contra el hongo.

Se ha comprobado que estas bacterias tienen un conjunto de unos 14 genes que sintetizan la región central o nuclear de los antimicrobianos antmycina y candicidina. Ese grupo de genes está rodeado de elementos genéticos móviles (tipo transposasas, integrasas, endonucleasas) que además de facilitar su transferencia horizontal, intervienen en fenómenos de recombinación y variabilidad genética. Esto lo que acaba generando es una constante variación en la composición química, en la estructura, de los antimicrobiano. Es decir, la presión selectiva que ejerce el hongo malo sobre las bacterias, hace que estas estén continuamente evolucionando y variando la estructura de sus antimicrobianos, para acabar venciendo al hongo parásito. Este mecanismos es lo que se denomina la dinámica de la Reina Roja (recuerda la historia de “Alicia en el país de las maravillas”): siempre corriendo cada vez más deprisa para permanecer en el mismo sitio; o en clave biológica, una evolución continua de nuevas mezclas de nuevos antimicrobianos para prevenir que el hongo parásito se haga resistente y gane.

¿Y qué podemos aprender de este modelo de las hormigas?

Nuestra estrategia para contrarrestar el grave problema de la resistencia a los antibióticos consiste en emplear un antibiótico hasta que surgen las bacterias resistentes a él, para luego sustituirlo por otro de composición totalmente diferente. Los humanos usamos antimicrobianos distintos, vamos cambiando de antibiótico conforme aparecen las resistencias.

Por el contrario, la estrategia de las hormigas es diferente: se dedican a sintetizar de forma continua una variedad, mezcla o cóctel de antimicrobianos con pequeñas diferencias y con una estructura común muy parecida. Esta forma de actuar, combinar al mismo tiempo muchas variantes estructurales de antibióticos, la llevan empleando las hormigas desde hace unos 60 millones de años, les funciona. ¿Por qué no hacemos nosotros lo mismo?

Referencia:

(1) Resisting Antimicrobial Resistance: Lessons from Fungus Farming AntsPathak A, y col. Trends Ecol Evol. 2019. pii: S0169-5347(19)30256-3.

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