Domadores de bacterias

En unos miles de años, los humanos han logrado colonizar la Tierra, pisar la Luna e incluso provocar un cambio climático a escala planetaria. No está mal para un primate, pero quien crea que estos logros nos hacen dueños del mundo necesita un microscopio. La humanidad ha llegado lejos, pero los microorganismos son capaces de colonizar desde abismos marinos con presiones insoportables hasta lagunas de ácido corrosivo. Y aunque su tamaño es minúsculo, su poder es inmenso.

Pese al nefasto impacto de muchas actividades humanas sobre la biodiversidad, incluso en capacidad de destrucción aún somos principiantes comparados con algunos microbios. Hace 252 millones de años, un microorganismo llamado Methanosarcina estuvo a punto de acabar con la vida en la Tierra. Desde su hogar en el océano, estas arqueobacterias comenzaron a reproducirse a una velocidad vertiginosa inyectando en la atmósfera una cantidad ingente de metano. El gas produjo un intenso calentamiento global y elevó los niveles de acidez del océano hasta un punto insoportable para la mayor parte de los seres vivos. El 90% de las especies marinas y el 70% de los vertebrados terrestres se extinguieron.

Los trasplantes de heces se empiezan a emplear para combatir peligrosas infecciones

Los microorganismos, por suerte, casi nunca son dañinos. De hecho, muchos de ellos son necesarios para la vida humana. Nueve de cada diez células de nuestro organismo pertenecen a las bacterias que nos colonizan y son esenciales para la vida. En los últimos años, el conocimiento de este ecosistema microscópico ha revelado que estudiarlo y aprender a gestionarlo puede tener grandes aplicaciones en campos como la salud.

"Hasta hace poco, en medicina, solo se daba importancia a los microorganismos que provocaban enfermedades", explica Jordi Urmeneta, investigador en ecología microbiana de la Universidad de Barcelona. "Pero ahora sabemos que muchas bacterias intervienen en la digestión de alimentos, en producción de proteínas o en la modulación de sistema inmune, y hemos visto que para muchas enfermedades, en lugar de buscar el origen en la persona en sí, se ha de buscar en los microorganismos que lo habitan", añade.

Un ejemplo de lo que supone este nuevo enfoque para tratar la salud lo ofrece Bernat Ollé, director de operaciones de Vedanta Biosciences, una empresa en la que trabajan para desarrollar tecnologías con las que modular el ecosistema microbiano. "Ahora, cuando vas a un hospital, te suelen dar antibiótico por sistema. Este antibiótico se carga tu flora intestinal, y cuando los microorganismos que forman el ecosistema natural de tu intestino desaparecen o pierden diversidad facilitan la entrada de bacterias como Clostridium difficile", apunta Ollé.

Algunos microbios han llevado al borde de la extinción a la vida en la Tierra

Después, la C. difficile, que causa diarreas graves, secreta una toxina que provoca la inflamación del intestino y sigue dañando a las bacterias beneficiosas que viven en ese ecosistema. "Cuando creas este problema con el antibiótico, lo que sueles hacer es intentar resolverlo atacando a esa bacteria con otro antibiótico. A veces, consigues eliminarla, pero vuelves a dejar al organismo vulnerable en un entorno donde estas bacterias están cerca. Si hay una nueva infección, el antibiótico será menos eficaz y después de varias recaidas algunos infectados acaban muriendo", cuenta Ollé.

El tratamiento que se propone desde la ecología microbiana consiste en ayudar a las bacterias benéficas del intestino en su guerra contra la C. difficile en lugar de bombardear con antibióticos y aniquilar a amigos y enemigos. Para hacerlo, es necesario introducir heces con las bacterias buenas a través del ano para restablecer el equilibrio. "Tras un incendio, los pinos pueden crecer más rápidos que las encinas o los robles autóctonos y acaban con la diversidad. Lo que hacemos con las bacterias es como una reforestación con especies autóctonas", ejemplifica.

Daniel Ramón, director de la empresa Biópolis, ha coincidido junto a Ollé en el encuentro biotecnológico Biospain, en Santiago de Compostela, para hablar de estos nuevos enfoques terapéuticos. Este investigador del CSIC convertido en empresario suele mencionar otra aplicación de la ecología microbiana. "La gente cree que las fertilizaciones in vitro fallan porque el óvulo no prende o porque hay problemas con el esperma, pero la razón más frecuente es que la mujer contrae una infección por bacterias en la vagina", explica.

Cuando se diseña un fármaco no se piensa en la persona como ecosistema

Todas las mujeres tienen patógenos que son habitantes naturales de la vagina, pero en concentraciones muy bajas. Junto a ellas, como parte de ese ecosistema microbiano, viven muchos lactobacilos, unas bacterias con efecto positivo que mantienen el entorno saludable. Sin embargo, si por algún cambio hormonal durante el ciclo menstrual, por efectos de un tratamiento anticonceptivo o por el contacto con el preservativo, cambia el nivel de acidez en ese hábitat, los patógenos pasan a dominar. Como en el caso de la infección por Clostridium, la intervención tradicional para resolver esta crisis consiste en aplicar antibióticos y como en el caso anterior, los patógenos sufren, pero las bacterias buenas, también. La alternativa de fortalecer la posición de los lactobacilos sería una vez más una aplicación de la ecología microbiana que puede mejorar los resultados.

Microbios y linces

"Los humanos llevamos siglos practicando la ecología microbiana, aunque sin darnos cuenta", afirma Carlos Pedrós-Alió, profesor de investigación en el Instituto de Ciencias del Mar de Barcelona (CSIC). "Cuando creamos unas condiciones determinadas para conservar los alimentos, o para fermentar un cereal o una fruta y producir cerveza o vino, estamos creando un entorno favorable para que se desarrollen o no las bacterias responsables de esos procesos", añade.

Llevamos siglos practicando la ecología microbiana, aunque sin darnos cuenta", dice Pedrós-Alió

Sobre las posibilidades de la ecología microbiana para transformar la forma de hacer frente a los problemas de salud o incluso a los medioambientales, Pedrós-Alió es optimista sobre el potencial, pero advierte que "estamos empezando". Hasta ahora, los científicos que se interesaban por entender lo que sucedía en los los ecosistemas de microbios no podían poner una cámara como las que se emplean para estudiar el comportamiento de animales como los linces o los osos. Cuando se miraba por un microscopio, solo se observaba un maremagnum del que resultaba complicado obtener conclusiones interesantes. Ahora, "gracias a las técnicas de secuenciación masiva y a la genómica podemos empezar a ver el paisaje", cuenta el microbiólogo.

Una vez que los microbios se han hecho visibles, los domadores de bacterias se enfrentarán a los problemas de los ecólogos de bichos grandes. Reintroducir un animal en un ecosistema del que había desaparecido hace tiempo puede provocar problemas inesperados en un entorno que ya había realizado sus ajustes para superar la pérdida.

Además, el desconocimiento de los microorganismos que viven en nuestro interior sigue siendo inmenso. Se sabe que entre 1.500 y 3.000 especies de bacterias distintas nos habitan y solo somos capaces de cultivar unas 80. "La mayor parte de los estudios sobre microbiota intestintal [los microorganismos que viven en nuestro intestino] se hace a partir de las heces, y aún más importante es conocer las bacterias que están pegadas a las paredes del estómago, pero para conseguirlo es necesario hacer biopsias y eso complica la tarea", apunta.

"Si trabajas con animales grandes y quieres saber qué pasa si quitas al león porque quieres que haya más cebras, puedes ir con un rifle y cargarte a todos los leones, porque saben dónde están", explica el investigador. "Pero en tu intestino tienes miles de bacterias interactuando entre ellas, unas se inhiben a otras, otras están en la pared intestinal, no sabemos cuáles son las cebras y cuáles los ñus... Hay un entorno muy complejo y, por ejemplo en el caso de la enfermedad de Crohn, solo sabes que tienes más bacterias de un tipo que de otro, pero no sabes realmente lo que está pasando", concluye.

Cuando la investigación básica permita reducir lo suficiente lo que se ignora sobre nuestro ecosistema microbiano, será posible plantearse un cambio en la forma de enfocar los tratamientos médicos. "Hasta ahora, cuando las farmacéuticas diseñaban un fármaco, no pensaban en las personas como ecosistemas sino solo en dianas terapéuticas sobre las que lanzar un medicamento", afirma Ollé. "Eso es un planteamiento muy reduccionista y la mayor parte de enfermedades son multiparamétricas", añade. La aplicación masiva de este enfoque a la salud, aún requerirá tiempo e inversión para que los ecólogos microbianos alcancen su ambicioso objetivo: poner a nuestro servicio a los seres más poderosos de la Tierra.