Texto: Jaime Fernández, Fotografía: Francisco Rivas - 16 oct 2023 13:57 CET

Roberto Kolter, profesor emérito de la Facultad de Medicina de la Universidad de Harvard y referente mundial en el campo de la microbiología, ha sido el protagonista de la primera de las conferencias científicas del ciclo organizado por la Facultad de Veterinaria, en las que se busca “escuchar y conversar con investigadores de prestigio”. El conferenciante ha repasado la historia de la microbiología, como ciencia, desde finales del siglo XIX y ha hecho su proyección de futuro, considerando que sólo la unión entre microbiología ambiental y biología molecular servirá para avanzar, de manera más rápida, en el progreso científico.

Roberto Kolter, que ha formado a 130 investigadores del mundo durante los 35 años de su laboratorio, reconoce que ahora se dedica al blogging y a la diseminación de la ciencia a través de la fotografía, y de hecho muchas de sus imágenes embellecieron su presentación en la Facultad de Veterinaria.

Comenzó su conferencia con un viaje hasta el siglo XVI, cuando los primeros microscopios, de una sola lente, mostraron un mundo inimaginable al que no se podía acceder con la simple vista. Los siguientes doscientos años, de acuerdo con Kolter, fueron de simple descripción y no fue hasta finales del siglo XIX cuando se dio paso a una ciencia predictiva.

Ahí surgió ya una división científica en la disciplina, por un lado, los químicos, los ecólogos, los interesados en la biología de sistemas, y por otro Robert Koch y sus herederos, interesados en curar enfermedades infecciosas, determinando qué microbio produce una enfermedad u otra. De esa última línea proviene el descubrimiento de la penicilina por parte de Fleming, que “dio nacimiento a la era de los antibióticos y de las farmacéuticas”. El deseo de conocer a nivel molecular la causa de las enfermedades llevó a los investigadores a descubrir el ADN y dio paso a la biología molecular.

Reconoce Kolter que esa separación entre dos mundos empezó a reunificarse con los trabajos de Carl Woese, que descubrió la filogenia universal, lo que “representa la unión de la evolución, la ecología y la biología molecular, pero es un proceso que todavía anda en marcha, no ha penetrado del todo”. El futuro, de acuerdo con el conferenciante, “no puede darnos el progreso si esas dos ramas no se unifican del todo, no se puede decir que uno es microbiólogo ambiental, hay que decir que uno es biólogo, que le interesan las ciencias de la vida, y eso implica una revolución mental”.

Tres casos para reflexionar

El conferenciante articuló su conferencia en torno a tres temas: los antibióticos, la diversidad microbiana y, por último, la evolución y ecología microbiana. En cuanto al primero, recordó que, aunque Fleming hizo su descubrimiento en 1929, el uso sobre humanos tardó otros 15 años, en mitad de la Segunda Guerra Mundial, y el desarrollo de la penicilina se volvió un arma, porque gran parte de las muertes en los conflictos se producen por las condiciones o las heridas en las guerras.

En Estados Unidos, la producción de penicilina se convirtió en la “droga milagrosa” y “el esfuerzo económico fue muy similar al del proyecto Manhattan, produciendo cientos de miles de litros desde unos pocos gramos de penicilina pura que existían en el año 1942. Por ejemplo, en el día D, en junio de 1944, cada soldado contaba ya con dos dosis de penicilina”.

Informa Kolter que tras la guerra, en 1948, se descubrió que los antibióticos, aplicados a pollos, les hacían engordar más rápido, y eso llevó a un crecimiento exponencial de la industria, tanto que “hoy se producen cien mil toneladas por año, y más de la mitad se utilizan para promover el crecimiento de animales, lo que implica haber cambiado el ecosistema completo de todo el planeta, tanto que es difícil ir a algún sitio y recolectar agua sin hallar rastros de antibióticos”.

Cita el ponente a Martin J. Blases, quien en su libro “Missing microbes”, postula que muchas de las enfermedades actuales, como alergias, síndromes metabólicos… se deben al uso de antibióticos. Frente a lo que podría ser una evidencia, Kolter propone “pensar en que lo que se está haciendo hoy tenga beneficios futuros y que no dé lugar a situaciones problemáticas”.

Woese

La diversidad microbiana se comenzó a comprender, a partir del árbol de la filogenia universal de Woese, que tiene tres grandes dominios conocidos: las arqueas, las bacterias y los eucariotas. Ese “es el andamio donde hay que armar la idea de diversidad y hoy en día sabemos que esa diversidad microbiana es enorme, casi infinita en el número de diferentes microorganismos en el planeta”. La idea de esa enorme variedad surge de una persona interesada en la física de los suelos, que es Vigdis Torsvik, que tenía la curiosidad de saber cuántos diferentes organismos hay en un trozo de suelo, así que usó un método científico para determinar cómo de complejo es el ADN que se extrae de un gramo de tierra”.

Fue en 1990 cuando campo de la microbiología reconoció, por primera vez, la increíble diversidad que hay en los suelos, lo que para Kolter es “el equivalente del viaje del Beagle para el mundo de la microbiología, con hitos como el de 1994 donde se estudiaron ambientes como Yellowstone, donde en una pequeña muestra se encontró más diversidad de todo lo que existía en los laboratorios”.

Hubo, eso sí, un ambiente que estuvo no explorado durante más de una década hasta que en 2005 se abrió el campo del microbioma humano, y esa tardanza en llegar a los humanos se debe a la separación de la que hablaba al principio de su conferencia, ya que “se olvidó que el humano es también un ambiente, aunque ahora la balanza se ha inclinado y todo se ha ido al ambiente humano, dejando los demás ambientes de lado”.

Transferencia horizontal

El último tema tratado por Kolter en su conferencia fue la evolución y la ecología microbiana, que “son inseparables para entender la vida en el planeta”. En los 4.500 millones de años de vida el origen de la vida se ve ya hace 4.000 millones de años, algo tan temprano que ha dado lugar a ideas como la panspermia. Reconoce el conferenciante que “a nivel de la historia natural no tenemos la más mínima capacidad de conceptualizar ese tiempo comparado con los escasos 350 años desde que conocemos los microorganismos”.

Hoy en día se estima que hay 10³⁰ células microbianas en el planeta, pero si tenemos la célula de una bacteria que crece rápido en cultivo puro, con todo el alimento que quiera, tarda menos de dos días, exactamente 44 horas, para llegar a esa cantidad. Considera Kolter que en realidad “no sabemos del ritmo de la evolución, sólo de cultivos que crecen rápido, pero a nivel de diversidad no sabemos cuántas diferentes especies microbianas ha habido”.

Informó de dos experimentos de evolución que existen en la actualidad, el LTEE, que lleva haciéndose desde 1988, donde ya hay más de 75.000 generaciones, que se conoce como el experimento de Lenski. Este consiste en una rutina donde todos los días se genera un cuello de botella para que vuelvan a pasar por la fase estacionaria, y para llevarlo a cabo se seleccionaron cepas con crecimiento rápido. A las 31.000 generaciones surgió un mutante.

Otro experimento, iniciado por él mismo, con el nombre de Growth Advantage in Stationary Phase (GASP), en lugar de hacer un cuello de botella cada día se les deja incubar a las bacterias en fase estacionaria en un medio complejo, con algo de muerte, es incubación prolongada en fase estacionaria, y ahí surgen mutantes adaptativos en un día o dos, que ocupan todos los cultivos.

Para Kolter esos dos experimentos son informativos, pero “tienen una debilidad terrible y es que sufren por ser hechos como cultivos puros, a lo Koch, lo que hace no se se puedan compartir genes nuevos, así que no va a haber gran diversidad”. Opina el conferenciante que “la evolución realmente se produce por transferencia horizontal, que se realiza por muchos mecanismos”.

La idea del científico es que hay que dejar de estudiar bacterias separadas y comenzar a “estudiar microcosmos con varias especies con la capacidad de transferencia horizontal y que el crecimiento sea lento, como en la mayoría de las especies naturales”. De acuerdo con él, una observación hipotética es que “en la división lenta con varias especies puede haber diversidad y heterogeneidad a nivel genético que puede producir heterogeneidad a nivel de especies. Al igual que en las poblaciones naturales, células diferentes tienen la oportunidad de probar genes de especies diferentes, lo que puede afectar al fenotipo y al genotipo”.