La vida en pausa: bacterias que esperan milenios
Hace unos días, hablábamos unos amigos sobre cuánto puede llegar a vivir el ser humano. Como no podía ser de otra manera, yo llevé la discusión a mi terreno: ¿cuánto puede vivir una bacteria? o, dicho de otro modo, ¿cuándo muere una bacteria?
Normalmente en microbiología trabajamos con poblaciones. Por eso, el concepto de muerte para una bacteria es muy diferente a la idea que nosotros tenemos de nuestra propia muerte. Definimos la muerte bacteriana de forma operativa: una bacteria está muerta cuando pierde de manera irreversible su capacidad de reproducirse. En nosotros es muy diferente, los que no os reproducís también estáis muy vivos (je, je).
De hecho, si metemos una bacteria en el congelador durante unos días, meses, años… o miles de años y luego la ponemos en condiciones adecuadas de temperatura y nutrientes, comienza a reproducirse porque no estaba muerta, estaba en una situación de latencia profunda o en un estado de viabilidad metabólicamente inactiva.
Un estudio reciente nos traslada a una cueva glaciar en Rumanía que actúa como un congelador natural. Allí, los investigadores extrajeron columnas de hielo de hasta 25 metros de profundidad. La datación por estratos permitió estimar la antigüedad de las muestras. En concreto, a 16,5 metros de profundidad el hielo se formó hace 5.335 años.
De ese hielo ancestral aislaron una bacteria viable, capaz de crecer en el laboratorio. Le extrajeron su ADN, secuenciaron su genoma completo y su pariente más próximo fue la bacteria Psycrobacter cryohalolentis, un Gram negativo aislado del permafrost siberiano hace un par de décadas. A esta nueva bacteria obtenida del hielo a 16,5 metros de profundidad y con más de cinco mil años de antigüedad le denominaron Psycrobacter SC65A.3
Representación circular del genoma completo de Psycrobacter SC65A.3
Un extremófilo moderado
Ha permanecido atrapada en el hielo durante más de cinco mil años, y, al descongelarse en condiciones adecuadas, ha retomado el crecimiento. No la han “resucitado”, porque no estaba muerta. Simplemente han restaurado las condiciones que permiten que vuelva a dividirse.
Psycrobacter SC65A.3 crece entre 4 y 15 °C y tolera concentraciones de sal tres veces superiores a la del agua marina. No es un extremófilo extremo, pero sí moderado, perfectamente adaptado al frío y a condiciones hipersalinas.
Este trabajo demuestra que podemos congelar bacterias durante miles de años y siguen siendo viables. En el laboratorio las liofilizamos para guardarlas y rehidratarlas años después. En este caso, el hielo actuó como una cápsula biológica del tiempo. Durante cinco mil años, la bacteria no se dividió, no compitió, no evolucionó activamente en su entorno inmediato. Pero tampoco perdió la capacidad de hacerlo.
Pero entonces… ¿cuánto tiempo puede permanecer una bacteria en “pausa”?
Cinco mil años bajo el hielo no fueron el final de Psycrobacter SC65A.3. Fueron simplemente una pausa. ¿Hay bacterias que hayan estado en “pausa” durante más tiempo
Carnobacterium pleistocenium es una bacteria Gram positiva aislada de una muestra de un núcleo de hielo de un estanque del permafrost de Alaska. La muestra fue datada de hace unos 32.000 años. Es, por tanto, una bacteria del Pleistoceno.
Pero todavía hay casos más sorprendes. Algunas bacterias producen esporas como formas de resistencia. En 1995, investigadores de la Universidad Politécnica Estatal de California, consiguieron extraer bacterias del intestino de una abeja (Proplebeia dominicana) que se había quedado atrapada en una pieza de ámbar (al estilo Jurassic Park). La abeja en cuestión ya se había extinguido y vivió hace aproximadamente entre 25 a 40 millones de años (período Oligoceno/Mioceno). Los investigadores cultivaron con éxito las bacterias del intestino de la abeja, que resultaron ser genéticamente similares a las cepas modernas de Bacillus sphaericus, un Gram positivo productor de esporas.
Pero quizá el resultado más espectacular es la recuperación de bacterias que llevaban atrapada en un cristal de sal desde hace unos 250 millones de años, desde la época del Pérmico (recuerda que los dinosaurios se extinguieron hace ¡65 millones de años!).
Cuando se forman depósitos de sal a partir de agua salada que se evapora, a veces quedan pequeñas burbujas atrapadas dentro de los cristales. Estas burbujas, llamadas inclusiones salinas, pueden conservar microorganismos que estaban presentes en el agua original. Analizaron cristales de sal procedentes de la formación geológica Salado, en Estados Unidos. Dentro de una de esas inclusiones encontraron bacterias capaces de sobrevivir en ambientes muy salinos. Tras aplicar estrictas técnicas de esterilización para evitar contaminaciones, los investigadores lograron reactivar una bacteria formadora de esporas del género Bacillus, a la que llamaron cepa 293.
Todos estos trabajos sugieren que algunas bacterias pueden permanecer en estado latente durante largos periodos geológicos, protegidas en entornos estables como el hielo, el ámbar o los cristales de sal. Son como cápsulas del tiempo biológicas, porque las bacterias en realidad nunca mueren, se reproducen.
Pero… ¿y si se han contaminado las muestras?
Aunque estos trabajos son muy llamativos, también generan cierto debate. Durante la recuperación de las bacterias se realiza una rigurosa descontaminación superficial y se aplican estrictos protocolos de limpieza y esterilidad. Se hacen controles para asegurarse de que a bacteria aislada es realmente de origen antiguo y no un contaminante actual. Sin embargo, algunos críticos opinan que siempre existe la posibilidad de una contaminación ambiental, por lo que demostrar con certeza que una bacteria tiene cientos de millones de años es extremadamente difícil.
Registros vivos del pasado
En el trabajo que hemos comentado del aislamiento del hielo de la bacteria Psycrobacter de hace cinco mil años hay también un dato curioso. El análisis del genoma completo reveló que esta bacteria es resistente a 28 antibióticos, diez de los cuales son de uso clínico actual. Además, produce otros compuestos con actividad antimicrobiana capaz de inhibir el crecimiento de varias bacterias patógenas de interés clínico.
La pregunta surge de inmediato: ¿cómo puede una bacteria que quedó congelada hace cinco mil años ser resistente a antibióticos que utilizamos en los hospitales del siglo XXI? La respuesta desmonta una idea muy extendida: los antibióticos no son un invento humano. Son moléculas naturales. Los antibióticos no los hemos inventado nosotros, los hemos descubierto, los aislamos y los optimizamos, pero las bacterias llevan millones de años produciéndolos como armas químicas en su competencia ecológica entre ellas.
En ese escenario evolutivo, la resistencia a los antibióticos no es una consecuencia del uso clínico moderno, sino una estrategia ancestral de supervivencia. Nuestro uso masivo de antibióticos no creó la resistencia: la seleccionó y la amplificó. Este hallazgo es un recordatorio de que el resistoma —ese conjunto de genes de resistencia existentes en la naturaleza— es mucho más antiguo que la medicina moderna. En realidad, en este trabajo han obtenido una “foto fija” de aquella batalla de hace miles de años entre las bacterias: unas producían antibióticos para defenderse de sus competidores y las otras se hacían resistentes. Evolución darwiniana congelada.
En conclusión: mientras las bacterias mantengan su capacidad de volver a dividirse no están muertas, y por eso podemos recuperar información genética y biológica de hace cientos de miles de millones de años. No es mera curiosidad, son registros vivos del pasado.
