Todos sabemos que los principales tipos de infección son virales y bacterianas, pero ¿qué pasa con un virus que infecta bacterias? Entra el bacteriófago, un virus que infecta a las bacterias.
Siga leyendo para aprender todo sobre los bacteriófagos, cómo infectan a sus huéspedes bacterianos y cómo podrían usarse para resolver el problema de la resistencia a los antibióticos en un futuro cercano.
Un bacteriófago cabeza-cola. Crédito: Adenosina en WIkimedia Commons
¿Qué aspecto tiene un bacteriófago?
Todos los bacteriófagos infectan bacterias, pero la forma en que están estructurados puede ser bastante diferente. En primer lugar, sus genomas (su material genético) pueden estar formados por ADN o ARN. Su genoma también puede variar en tamaño. El genoma de bacteriófago más pequeño que se conoce en realidad contiene sólo veinte genes, pero puede contener cientos. Eso significa que pueden funcionar de manera bastante simple o su funcionamiento puede ser increíblemente complejo.
Los bacteriófagos mejor estudiados se parecen a la imagen de arriba, llamados fagos de cabeza y cola. Pero algunos carecen de cola, mientras que otros tienen forma de hebra larga (llamados fagos filamentosos). Los bacteriófagos se han adaptado con el tiempo para adoptar la forma más adecuada para infectar a la bacteria huésped de su elección.
De hecho, los bacteriófagos son tan diversos que existe todo un campo para explorar su diversidad. La metagenómica es el estudio del material genético obtenido de muestras ambientales, lo que permite a los científicos examinar bacteriófagos que tienen algún significado ambiental.
¿Cómo infecta un bacteriófago a su huésped?
Al igual que los virus, los bacteriófagos deben infectar a un huésped para que puedan continuar con su linaje. Ahora, los bacteriófagos tienen dos formas posibles de infectar a su huésped. Pueden pasar por lo que se llama el ciclo lítico, que finalmente mata a la bacteria huésped, o el ciclo lisogénico, que no mata a la bacteria huésped. Algunos bacteriófagos, como los bacteriófagos lambda, incluso pueden cambiar entre los dos.
Una representación visual de los dos primeros pasos de la infección del huésped por un bacteriófago. Crédito: Graham Colm en Wikimedia Commons
Los dos primeros pasos son iguales: la cola del bacteriófago se adhiere a la superficie de la bacteria y el fago inyecta su genoma en el interior. En el ciclo lítico, el genoma se copia a sí mismo una vez dentro de la bacteria. El ADN contiene instrucciones para que las bacterias creen las proteínas necesarias para formar más bacteriófagos, llamados cápsides. Al secuestrar la maquinaria interna de la bacteria, crea muchos bacteriófagos nuevos.
Una vez que se han producido suficientes, estos nuevos bacteriófagos perforan la membrana. El agua se precipita hasta que la bacteria se expande y revienta, permitiendo que estos nuevos bacteriófagos queden libres. Ahora pueden salir y repetir el proceso. Se llama ciclo lítico porque la ruptura de la célula es un proceso conocido como lisis.
Es fácil ver los pros y los contras de este proceso. Un bacteriófago puede usar una bacteria huésped para crear toneladas de copias. Pero este proceso también mata a su huésped, lo que significa que si no se localiza una nueva bacteria adecuada, los nuevos bacteriófagos pronto morirán.
Para superar esto, algunos bacteriófagos se han adaptado utilizando el ciclo lisogénico. Una vez que el genoma del bacteriófago está dentro de la bacteria, se integra en el genoma de la bacteria huésped en un proceso llamado integración, creando lo que se llama un profago. Este contiene la información necesaria para someterse al ciclo de replicación del bacteriófago. Y este cambio es permanente: una vez que la bacteria se divide, la descendencia también tendrá el profago integrado en su genoma.
Este proceso mantiene seguro el genoma de los bacteriófagos hasta el momento de la replicación. Cuando las condiciones sean las adecuadas, el profago saldrá del genoma de la bacteria. Una vez que sale el profago, comienza el ciclo lítico para liberar un nuevo conjunto de bacteriófagos.
Bacteriófagos en Medicina
Puede que le sorprenda saber que los bacteriófagos podrían ser la respuesta a la resistencia a los antibióticos. De hecho, mucho antes de que aprendiésemos a fabricar y producir antibióticos, usábamos bacteriófagos para tratar infecciones bacterianas. Y esto tiene mucho sentido: los bacteriófagos se dirigen a las bacterias y las matan a través del ciclo lítico, y no se dirigen a las células humanas.
Entonces, ¿por qué dejamos de usarlos? Bueno, este tratamiento se inició en la Unión Soviética, por lo que es casi seguro que la Guerra Fría jugó algún papel en nuestra renuencia a adoptarlos. Además, gran parte de la investigación publicada sobre el tema estaba en ruso, por lo que la comunidad internacional no estaba muy familiarizada con estas publicaciones. Finalmente, los antibióticos eran simplemente más fáciles de fabricar, almacenar y administrar.
Rusia y varios países de Europa del Este todavía usan estos métodos en la actualidad. Y aunque algunos pueden burlarse de la idea de usar técnicas médicas derivadas hace casi 100 años, estas podrían ser la respuesta a nuestros problemas con los antibióticos. Y un estudio reciente presentado en ASM Microbe muestra que esta idea también está comenzando a popularizarse en Estados Unidos.
Si bien las bacterias también pueden adaptarse para resistir ciertos bacteriófagos, los investigadores creen que la resistencia a un bacteriófago es en realidad un rasgo temporal. Esto significa que cualquier resistencia formada no forzará la divergencia genética y, por lo tanto, no será relevante después de un período de descanso, ni se generalizará a todos los tipos de fagos.
Los bacteriófagos están a nuestro alrededor. De hecho, se estima que hay diez millones de billones de billones. Eso es más que cualquier otro organismo en la tierra (incluidas las bacterias) juntos. Simplemente demuestra que cuando buscamos el próximo gran avance en medicina, tal vez todo lo que tenemos que hacer es mirar el mundo diverso que nos rodea.
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