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.
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 Ants. Pathak A, y col. Trends Ecol Evol. 2019. pii:
S0169-5347(19)30256-3.
