Las bacterias ´E. coli´ pueden ser mucho más capaces de desarrollar resistencia a los antibióticos de lo que los científicos pensaban anteriormente, según un nuevo estudio publicado en la revista ´Science´.

Dirigidos por Andreas Wagner, profesor externo del Santa Fe Institute (SFI), en Estados Unidos, los investigadores mapearon experimentalmente más de 260.000 posibles mutaciones de una proteína de ´E. coli´ que es esencial para la supervivencia de la bacteria cuando se expone al antibiótico trimetoprima.

A lo largo de miles de simulaciones digitales de gran realismo, los investigadores descubrieron que el 75% de todas las posibles rutas evolutivas de la proteína de ´E. coli´ acababan dotando a la bacteria de un nivel tan alto de resistencia a los antibióticos que un clínico dejaría de administrar el antibiótico trimetoprima a un paciente.

"En esencia, este estudio sugiere que bacterias como ´E. coli´ pueden ser más hábiles en la evolución de la resistencia a los antibióticos de lo que pensábamos inicialmente, y esto tiene implicaciones más amplias para comprender cómo se adaptan y evolucionan diversos sistemas en biología evolutiva, química y otros campos", afirma Wagner, biólogo evolutivo de la Universidad de Zúrich (Suiza).

Además de descubrir hallazgos nuevos y potencialmente preocupantes sobre la resistencia a los antibióticos, el trabajo de los investigadores también pone en duda una antigua teoría sobre los paisajes adaptativos. Estos mapas genéticos representan lo bien que un organismo --o una parte de él, como una proteína-- se adapta a su entorno.

En los paisajes de adaptativos, los distintos puntos del paisaje representan diferentes genotipos de un organismo, y la altura de estos puntos representa lo bien que se adapta cada genotipo a su entorno. En términos de biología evolutiva, el objetivo es encontrar el pico más alto, que indica el genotipo más apto.

La teoría predominante sobre los paisajes adaptativos predice que en paisajes muy accidentados, o con múltiples picos de aptitud, la mayoría de las poblaciones en evolución quedarán atrapadas en los picos inferiores y nunca alcanzarán la cima de la adaptación evolutiva. Sin embargo, poner a prueba esta teoría ha sido muy difícil hasta ahora debido a la falta de datos experimentales sobre paisajes de aptitud suficientemente amplios.

Para hacer frente a este reto, Wagner y sus colegas utilizaron la tecnología de edición genética CRISPR para crear uno de los paisajes de aptitud combinatoria más completos hasta la fecha para la proteína dihidrofolato reductasa (DHFR) de ´E. coli´.

Lo que encontraron les sorprendió porque el paisaje tenía muchos picos, pero la mayoría eran de baja aptitud, lo que los hacía menos interesantes para la adaptación. Sin embargo, incluso en este paisaje accidentado, alrededor del 75% de las poblaciones simuladas alcanzaron picos de alta aptitud, lo que otorgaría a ´E. coli´ una elevada resistencia a los antibióticos.

Las implicaciones en el mundo real son significativas. Si paisajes tan accidentados como éste son comunes en los sistemas biológicos, podría significar que muchos procesos adaptativos, como la resistencia a los antibióticos, pueden ser más accesibles de lo que se pensaba.

En última instancia, el resultado podría conducir a una reevaluación de los modelos teóricos en diversos campos e impulsar nuevas investigaciones sobre cómo los paisajes del mundo real afectan a los procesos evolutivos.

"Esto tiene profundas implicaciones no sólo en biología, sino también en otros campos, ya que nos obliga a reevaluar nuestra comprensión de la evolución del paisaje en diversos campos --afirma Wagner--. Tenemos que pasar de modelos teóricos abstractos a modelos de paisaje realistas y basados en datos".