La cueva Lechuguilla revela bacterias resistentes a antibióticos

Unos 489 metros bajo la superficie del desierto de Chihuahua, en el sur de Nuevo México, la Cueva Lechuguilla resguarda una comunidad de bacterias que, tras millones de años de aislamiento, son capaces de resistir la acción de prácticamente todos los antibióticos conocidos y así ponen a prueba los límites de la medicina contemporánea.

En este entorno extremo y cerrado que permaneció sellado hasta su descubrimiento en 1986, científicos buscan desentrañar mecanismos de resistencia bacteriana que podrían inspirar nuevos medicamentos contra la resistencia antimicrobiana (AMR, por sus siglas en inglés), una de las principales amenazas sanitarias del siglo XXI, según informó la cadena británica BBC.

Lejos de cualquier influencia humana y con accesos tan restringidos que hay zonas donde han caminado más personas sobre la Luna que dentro del sistema de cuevas, la bióloga Hazel Barton, profesora de ciencias geológicas en la Universidad de Alabama, accedió en 2012 a este enclave para recoger muestras bacterianas junto a Gerard Wright, catedrático de bioquímica y estudios biomédicos de la Universidad McMaster, Canadá, institución líder en investigación biomédica.

En el análisis genético posterior, los investigadores secuenciaron el genoma completo de un microbio no patógeno, Paenibacillus sp LC231, e identificaron resistencia a 26 de 40 antibióticos probados, incluido daptomicina.

Este dato resulta relevante, ya que la daptomicina se emplea como último recurso para combatir bacterias multirresistentes, como el temido Staphylococcus aureus resistente a meticilina (MRSA). Aún así, los microbios de Lechuguilla se mostraron vulnerables a algunos antibióticos sintéticos y semisintéticos, ya que nunca estuvieron expuestos a este tipo de compuestos artificiales.

El equipo también halló cinco genes de resistencia inéditos en la ciencia, lo que evidencia una capacidad ancestral de respuesta bacteriana frente a toxinas microbianas de origen natural. Un pariente terrestre de Paenibacillus presenta estos mecanismos de resistencia, algo que indica que su origen es anterior al aislamiento de la cueva.

La resistencia antimicrobiana: cifras, contexto y origen evolutivo

La crisis global de la resistencia antimicrobiana, atribuida principalmente al uso excesivo y mal uso de antimicrobianos en humanos, animales y plantas, representa una de las principales amenazas sanitarias del siglo XXI.

En 2021, la AMR causó directamente 1,14 millones de muertes y se proyecta que 39 millones de personas morirán debido a esta problemática entre 2025 y 2050, según cifras citadas por la BBC, que además estima que millones de niños mueren cada año por infecciones resistentes a los antibióticos.

Sin embargo, los descubrimientos de Lechuguilla demuestran que la resistencia también es un fenómeno natural y antiguo, lo que permite afirmar dos certezas fundamentales: los mecanismos de resistencia son inherentes a la historia evolutiva microbiana y no constituyen apenas una respuesta reciente al uso masivo de medicamentos.

Wright explica que “la resistencia a los antibióticos es parte de la historia natural de los microorganismos en el planeta”, un fenómeno verificado también en bacterias presentes en núcleos polares, permafrost antiguo e intestinos de pobladores aislados en la Amazonía, apuntó la cadena británica.

Para el científico, las defensas microbianas están en constante intercambio: “La mayoría de los antibióticos provienen de bacterias y hongos, llevan luchando entre sí cientos de millones de años”.

Las cuevas como laboratorios evolutivos: estrategias antiguas y aplicaciones futuras

El ambiente hostil de Lechuguilla —oscuridad absoluta, nutrientes escasos y aislamiento prolongado— impulsó una competencia intensa entre microbios. Barton señaló que en un escenario sin recursos, las bacterias desarrollan tanto mecanismos cooperativos como estrategias de depredación: “Vemos depredadores que corren, capturan, apuñalan y matan a otros microbios, y también comunidades que colaboran para extraer energía donde, de otro modo, la vida no sería posible”.

Entre los hallazgos destacados, sobresale el caso de un microbio productor de 38 compuestos antimicrobianos distintos, de los cuales tres presentan estructuras nunca vistas. Este arsenal químico demuestra el potencial de estos organismos para aportar nuevas armas en la lucha contra la resistencia bacteriana.

Además de los avances logrados en Lechuguilla Cave, la exploración de otras cuevas corroboró el potencial de estos ecosistemas como fuente de antibióticos novedosos. La investigadora Naowarat Cheeptham, microbióloga de la universidad canadiense Thompson Rivers, referente en estudios microbianos de cuevas, testó más de 2.000 bacterias halladas en estas cavernas a lo largo de los últimos diez años.

Entre sus resultados, destaca el hallazgo de dos especies en la Iron Curtain Cave capaces de eliminar cepas resistentes de Escherichia coli, así como cinco microbios de la White Rabbit Cave, en la Columbia Británica, productores de antibióticos efectivos contra MRSA. Cheeptham precisa que la falta de financiamiento ha detenido temporalmente la investigación, aunque los compuestos permanecen conservados para futuros desarrollos.

El estudio de estos microorganismos puede contribuir a anticipar la aparición de nuevas formas de resistencia. “Lo primero que necesitas conocer son los mecanismos de resistencia existentes. Si encuentras un antibiótico nuevo y quieres llevarlo a la clínica, conviene entender cuáles serán sus debilidades frente a lo que ya hay porque así estarás mejor preparado para la aparición de resistencia, que ocurrirá tarde o temprano”, sostiene Wright.

La identificación de genes y mecanismos de defensa bacteriana actualmente permite adaptar el desarrollo de medicamentos. Un ejemplo mencionado es el de la penicilina, hoy superada en eficacia por la capacidad de muchas bacterias para inactivarla mediante enzimas específicas.

Sin embargo, el añadido de ácido clavulánico permite inhibir estas enzimas y recuperar la acción del antibiótico, un modelo que podría replicarse al comprender en detalle cómo los microbios de cuevas destruyen diversos fármacos.

El aislamiento de millones de años revela que la resistencia antibiótica es anterior a la humanidad

El hallazgo en la Cueva Lechuguilla despejó la duda central sobre el origen de la resistencia a los antibióticos en la naturaleza: en un ambiente completamente sellado, donde el contacto con humanos o sus medicamentos es imposible, la resistencia no solo existe, sino que es ancestral.

Como afirmaron Barton y Wright, todo indica que la batalla química entre microbios lleva en desarrollo desde mucho antes de que la humanidad descubriera o manufacturara antibióticos y que la transferencia de genes de resistencia entre bacterias ha sido una constante evolutiva a lo largo de la historia del planeta.

Según Wright, hasta épocas recientes la resistencia a antibióticos estaba mayoritariamente limitada a bacterias no patógenas; el uso extensivo de antibióticos en medicina y agricultura impulsó que patógenos adopten estas defensas.

Así, la lucha contemporánea contra la resistencia antimicrobiana tiene como referencia la capacidad de los microbios cavernícolas de sobrevivir en las profundidades más hostiles de la Tierra y anticipar —desde mucho antes— las ofensivas de la ciencia médica moderna.