Un estudio de la Universidad de Costa Rica (UCR) analizó varios puntos del cauce del río Virilla con diferentes niveles de contaminación, la presencia de bacterias y plásmidos, y ha revelado que a mayor contaminación las bacterias se vuelven más resistentes a los antibióticos.
El equipo de investigación tomó de muestras de agua y sedimento en diferentes puntos del río Virilla con distintos niveles de contaminación, para medir la cantidad de bacterias, plásmidos y genes de resistencia a los antibióticos.
La investigación se denomina: “Análisis del plasmidoma microbiano en aguas contaminadas y sus posibles efectos en la salud y el ambiente-fase2”.
El plasmidoma se denomina al conjunto de plásmidos contenidos en un ambiente determinado.
Los plásmidos son anillos de ADN (ácido desoxirribonucleico), es decir moléculas de doble cadena con información genética que se encuentran dentro de la mayoría de las bacterias. Estas estructuras circulares son independientes del ADN bacteriano, y son como una especie de ADN secundario.
Los plásmidos tienen las particularidades de que se replican de manera autónoma, se transmiten independientemente del ADN cromosómico y contienen un conjunto de genes beneficiosos para la vida de las bacterias.
Una bacteria tiene la capacidad de transmitir sus plásmidos a otra bacteria, de tal manera que, si una bacteria tiene un plásmido que la hace resistente a los antibióticos, y se lo transmite a una segunda bacteria, esta también adquiere esa resistencia.
El Dr. Keilor Rojas Jiménez es el investigador principal del proyecto, del cual dice que “nos sirve para estudiar cuál es el efecto de la contaminación humana [...] en las poblaciones de bacterias y de estos plásmidos en los ecosistemas acuáticos. Nos permitirá entender cuál es la diversidad, cómo varía su abundancia, cuáles son los mecanismos de transferencia y cómo los podríamos clasificar. Además, permitirá determinar cuáles son los genes de resistencia a antibióticos que portan. Eso tiene un impacto en la salud del ambiente y eventualmente en la salud humana”.
Representación esquemática de los plásmidos dentro de una bacteria: en rojo el ADN del cromosoma de la bacteria, y en azul los plásmidos.
El peligro para el ser humano es que una bacteria de estas infecte a una persona y que no se tengan antibióticos para combatirla, porque adquirió resistencia debido a la contaminación que hay en el ambiente. Estas bacterias pueden infectar también animales domésticos.
El Dr. Rojas explicó que como resultado de la investigación, “vimos que la composición de las bacterias y de los plásmidos que contienen, varían a lo largo del gradiente de contaminación. Es decir, en el sitio menos contaminado había ciertos grupos que eran más abundantes. En el grupo dos, medianamente contaminado, eran otros grupos, y en el grupo tres, el más contaminado, grupos diferentes.
"Lo curioso es que la taxonomía basada en el ADN del cromosoma y de los plásmidos se comportaba de diferente manera según la contaminación. Esto nos da el sustento de que las poblaciones de plásmidos tienen su propia “personalidad” y que en su conjunto se pueden comportar como un “superorganismo”.
El biólogo detalló que, entre más contaminado el sitio donde se recogía la muestra, menos diversidad de bacterias había, lo cual atribuye a que en un ambiente más contaminado algunos pocos organismos sacan ventaja y sobreviven desplazando a los otros. Entonces el número total de bacterias disminuye, porque quedan solo las más resistentes a ese ambiente contaminado.
La investigación determinó que en los puntos más contaminados del río Virilla existían menor cantidad de bacterias que en los menos contaminados, pero inversamente en las aguas más contaminadas había mayor cantidad de plásmidos y de genes que otorgan a las bacterias mayor resistencia a los antibióticos.
Sobre esto el Dr. Rojas puntualizó que “curiosamente, cuando analizamos nada más los plásmidos, esos sí aumentan con la contaminación. Es decir, que tienen un comportamiento opuesto. Esto significa que esas pocas bacterias resistentes que quedan en un ambiente muy contaminado portan muchos plásmidos y con más genes, mientras que en el sitio menos contaminado tenían pocos. En todos estos plásmidos lo que estamos viendo es que tienen resistencia a los antibióticos”.
El investigador agregó que “si lo analizamos a nivel ecológico, sí hay una diferenciación entre el comportamiento de la bacteria, digamos el ADN de su cromosoma y el de los plásmidos. Se ve muy claro en el gradiente de la contaminación. Este efecto se ve tanto en los microorganismos del agua como de los sedimentos del río”.
El equipo investigador trató de detectar la presencia de genes de resistencia a antibióticos directamente del ambiente, es decir a partir del ADN ambiental. Sobre esto, el Dr. Rojas detalló que “encontramos una gran cantidad de genes de resistencia directamente desde el ADN ambiental, y encontramos que esos genes de resistencia aumentan conforme aumenta la contaminación.”
El científico alertó que estos genes de resistencia a antibióticos “son los peligrosos, porque se transmiten donde la cantidad y diversidad aumenta conforme aumenta la contaminación. Algo curioso fue que luego analizamos cuál era la presencia de los antibióticos en el ambiente, y sí encontramos que eran crecientes de acuerdo al gradiente de contaminación, pero hubo algunos antibióticos que no detectábamos en el agua, pero detectábamos el gen de resistencia contra ese antibiótico.”
En algunos lugares, el equipo científico encontró hasta 40 genes que confieren resistencia a diez antibióticos diferentes.
Dentro del proyecto paralelo se están analizando no solo muestras de Costa Rica, sino de todo el planeta, para extrapolar un principio biológico que permitiría ver a los plásmidos como un ente vivo, más allá de los convencionalismos actuales.
Para eso “estamos analizando el ADN ambiental en las profundidades del océano a nivel global y tratando de entender el comportamiento de las comunidades de plásmidos y los genes que portan a gran escala. Esto también nos permitirá entender cuál es el impacto de nosotros los humanos en un ambiente tan delicado como los fondos marinos y cómo la gran cantidad de contaminantes químicos, que no deberían estar ahí, pueden generar cambios en el ambiente que nos pueden rebotar”, concluyó el Dr. Rojas.
El proyecto de investigación recibió recursos económicos del Fondo de Estímulo a la Investigación de la Vicerrectoría de Investigación de la UCR y del Fondo del Sistema, conocidos como Fondos FEES, del Consejo Nacional de Rectores (CONARE).
El Dr. Keilor Rojas Jiménez posee el título de Ingeniero Forestal del Instituto Tecnológico de Costa Rica. Obtuvo la Maestría en Biología en la UCR. Luego cursó el Doctorado en Ciencias Naturales en la Universidad de Marburg y el Posdoctorado en Instituto Leibniz de Ecología Acuática en Berlín, ambos en Alemania. Su área de especialización es Microbiología Ambiental en la Unidad de investigación de la Escuela de Biología de la UCR.
Presentación de los resultados del proyecto plasmidoma de la UCR en el Congreso Latinoamericano de Ecología Microbiana en la Universidad de Quilmes, Buenos Aires, Argentina.
Equipo científico del proyecto “Análisis del plasmidoma microbiano en aguas contaminadas y sus posibles efectos en la salud y el ambiente-fase2” |
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Dr. Keilor Rojas Jiménez, Unidad de investigación, Escuela de Biología, UCR |
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Dra. María de Jesús Arias, Instituto Regional de Estudios en Sustancias Tóxicas (IRET), Universidad Nacional de Costa Rica (UNA) |
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M.Sc. Kenia Barrantes Jiménez, Instituto de Investigaciones en Salud (INISA), UCR |
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Dr. César Rodríguez Sánchez, Facultad de Microbiología y Centro de Investigación en Enfermedades Tropicales (CIET), UCR. |
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Lic. Melany Calderón, Centro Nacional de Computación Avanzada (CNCA), Centro Nacional de Alta Tecnología, (CeNAT). |
