Pese a que hay productos que aseguran que eliminan 99,99% de las bacterias, en caso de que queramos librarnos de ellas esos microorganismos nos llevan una gran ventaja: no sólo están en el planeta desde hace miles de millones de años antes que nosotros, sino que además se reproducen con una velocidad asombrosa y, dada su plasticidad genética y su variabilidad metabólica, son capaces de adaptarse a los más diversos ambientes. No sólo están ahora mismo en el aparato digestivo de quien lea esta nota —demos gracias por eso, ya que sin las bacterias no realizaríamos una buena digestión—, sino que también están tanto en la fría Antártida como en lugares que rondan los 100 grados de temperatura, como las fumarolas oceánicas.

En su estrategia de colonizar los sitios más inverosímiles del planeta, las bacterias formaron sociedades con otros organismos. Esa simbiosis es, por lo general, benéfica tanto para la bacteria como para quien la hospeda —ejemplo de ello es la mitocondria, organelo que produce la energía que utiliza la célula y que se piensa que es una bacteria asimilada dentro de la membrana celular—, pero a veces la presencia de la bacteria causa problemas a este último. Si bien los casos en los que esta simbiosis es perjudicial para el hospedero son los menos, los estragos que puede causar una bacteria son tales —como lo demuestran el cólera (causado por la bacteria Vibrio cholerae), el botulismo (causado por la bacteria Clostridium botulinum) y el tétanos (causado por la bacteria Clostridium tetani)— que tal vez por eso tienen fama de dañinas y algunas empresas aprovechan el miedo para vender falsos productos que las eliminan en 99,99% (el día que lo hagan, habrá que darles el premio Nobel mientras nos preparamos para abandonar el planeta, ya que sin bacterias no podríamos seguir con la vida que llevamos).

Por suerte, hay gente que sí se toma en serio la tarea de conocer más a las bacterias. Algunos de ellos trabajan en la unidad de Bioinformática del Institut Pasteur de Montevideo, como Gregorio Iraola e Ignacio Ferrés, quienes recientemente, en colaboración con científicos de otros países, publicaron en la revista International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology un artículo que da cuenta de una nueva especie de bacteria que produce leptospirosis, a la que, como se encontró en Venezuela, bautizaron Leptospira venezuelensis.

El que busca, encuentra

Gregorio Iraola es biólogo y, además de 30 años, tiene un doctorado titulado “Desarrollo y aplicación de herramientas computacionales para el análisis taxonómico y patogenómico de procariotas”. Él fue el encargado de coordinar desde el Pasteur de Montevideo con las instituciones venezolanas (la Unidad de Estudios Genéticos y Forenses y el Laboratorio de Genética Molecular del Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas) y el Institut Pasteur de París (la Unidad de Genética Microbiana y la Unidad de Biología de Espiroquetas). Junto con el compatriota Ferrés, quien está haciendo la maestría en bioinformática orientado por Gregorio, la labor de los investigadores del Pasteur Montevideo fue clave para identificar la nueva bacteria venezolana que causa leptospirosis.

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Cuando lo llamé, no sólo tuvo tiempo para comentar su labor, sino que además se rió cuando le pregunté si es oportuno que, justo ahora que Venezuela es sacudida por una tormenta política que algunos medios utilizan para desestabilizar al gobierno, se dé a conocer la existencia de una nueva bacteria venezolana capaz de producir esta enfermedad olvidada, es decir, una enfermedad que afecta a países y regiones empobrecidos y a los que los grandes laboratorios farmacológicos no prestan demasiada atención, pues no son redituables. “Es cierto que identificamos una especie patógena en Venezuela, pero también es cierto que para ellos fue una cosa buena”, replicó con una voz pausada más propia de un investigador veterano que de un “mocoso” de escasos 30 años. Y siguió: “El trabajo está en el contexto de una tesis de maestría en bioinformática de un estudiante venezolano, Rafael Puche. El programa de esa maestría está en Uruguay y, por medio del acuerdo Bolívar-Artigas de intercambio de estudiantes, Puche vino a hacer su estadía de investigación aquí en el Pasteur, a partir de la cual se generó esta colaboración. Entonces, de cierta forma, aportamos a la formación de recursos humanos especializados en bioinformática y en genómica, que luego retornan a su país y hacen aportes relevantes”.

La identificación de esta nueva especie de bacteria, la Leptospira venezuelensis, no quiere decir que las leptospiras estén evolucionando y estén apareciendo nuevas especies que podrían complicarnos el panorama. Más bien es el reflejo de cuánto ha avanzado la ciencia a la hora de analizar la cuantiosa información escondida en las cadenas de ADN. “La taxonomía bacteriana, o sea, la clasificación de las bacterias en especies, siempre ha sido un área problemática, porque todas las definiciones creadas para clasificar organismos fueron pensadas para clasificar animales y plantas, teniendo en cuenta lo que se puede observar y las diferencias que claramente pueden distinguir a un organismo de otro”, explicó Gregorio. Pero las bacterias son difíciles de distinguir: “Uno de los grandes problemas es que las definiciones de especies bacterianas son mucho más laxas que las que podemos utilizar para definir organismos macro”, dijo. Contó que con el advenimiento, a principios de los 2000, de técnicas genéticas y genómicas se produjo una gran discusión sobre qué criterios utilizar para definir especies bacterianas. “Esos criterios son diversos, pero hoy en día hay un consenso en que las especies bacterianas se pueden definir de acuerdo con ciertos parámetros que tienen que ver con la similitud que dos organismos pueden llegar a tener en todo su genoma”, explicó.

En ciencia es frecuente que una nueva tecnología de observación, registro o análisis produzca saltos enormes en el conocimiento. Las técnicas de análisis de ADN produjeron una revolución taxonómica, es decir, de la forma en la que clasificamos la vida. “Cuando se popularizó el uso de herramientas de secuenciación masiva, se vio que un montón de cosas que son clasificadas como lo mismo en realidad son diferentes y cosas que estaban clasificadas como diferentes aparentaban ser lo mismo desde el punto de vista genético. Eso causó un gran número de reclasificaciones taxonómicas en el árbol de la vida bacteriana o procariota y también ayudó a tener una conciencia más firme y real sobre lo que es la vida bacteriana”, narró Gregorio, y uno sabe que podría pasarse horas hablando de estos maravillosos organismos sin núcleo celular. Gregorio y el Pasteur de Montevideo no sólo colaboraron en la investigación que concluyó en la definición de la nueva especie venezolana, sino que además, en otro paper, publicado el 3 de enero en la revista Microbial Genomics, identificaron 12 nuevas especies de bacterias leptospiras en Nueva Caledonia. “Seguramente estas 13 especies nuevas que nosotros encontramos ya existían hace miles de años, como las especies que ya conocíamos”, especuló Gregorio, y agregó un dato que zanja la cuestión: “Por los análisis evolutivos a partir del genoma, vimos que incluso esas bacterias probablemente son más viejas o son ancestrales que algunas de las especies de leptospiras que ya se conocían y son patógenas para el ser humano y otros animales”. Como si de una mesa de saldos atractiva se tratara, en ciencia también se da que el que busca encuentra. Gregorio lo explica así: “Nunca se había buscado relevar la diversidad procariota que existe tan intensamente como ahora. Por otro lado, antes no había herramientas tan precisas como ahora para determinar si un organismo es diferente a los que ya conocemos”.

Conoce a tu enemigo

Clasificar mejor a los microorganismos es, sin dudas, una aventura taxonómica valiosa de por sí. Pero, además, cuando de bacterias patógenas se trata, hay más beneficios aparejados: “Conocer la diversidad completa de un microorganismo ayuda a optimizar las herramientas de diagnóstico, porque se puede precisar mejor si algo es relevante clínicamente o no”, razonó Gregorio, y sintetizó que un diagnostico más preciso “va a determinar estrategias terapéuticas o de prevención más efectivas”. Hoy la forma de conocer es con la ayuda de la informática y las computadoras.

Antes de que la Unidad de Bioinformática del Pasteur pudiera analizar el ADN de las leptospiras venezolanas, el Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas tomó muestras de orina y sangre de un paciente con leptospirosis. También aisló la misma cepa de una vaca de una granja de la misma zona y de una rata. “Por lo general, las leptospiras no causan enfermedades en la rata, sino que estas son hospederas en las que la leptospira se reproduce y se libera por medio de la orina. Es un hospedero que básicamente sirve como un vector”, explicó Gregorio, y contó que en vacas y humanos la leptospira es sintomática y causa una enfermedad. “Lo relevante de esto es que, como se aisló la misma especie en diferentes hospederos, vemos que tiene la capacidad de colonizar diferentes especies de mamíferos, por lo que su potencial de dispersión puede ser mayor”. Pero eso lo sabemos ahora, tras analizar cientos y cientos de cadenas de ADN.

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Una vez que se aisló el ADN de las leptospiras en Venezuela, el material genético se secuenció, con lo que se obtuvo un archivo de texto enorme conformado solo por cuatro letras, A, C, G y T, una por cada una de las cuatro bases que tiene el ADN. “Es un archivo bastante grande; es como si fuera un libro entero, pero con una complejidad extra”, adelantó Gregorio. “Por una particularidad de la técnica que se utiliza para leer esas bases, en vez de tener el libro entero con todas las páginas escritas con oraciones que podemos comprender, tenemos fragmentos de palabras. Aplicando algoritmos que son capaces de ensamblar esos pedacitos de palabras, vamos dándole el sentido de nuevo al libro y podemos reconstruir la secuencia de ADN de ese organismo”, explicó. Como ya hay miles de secuencias de bacterias que se conocen, Gregorio y los suyos comparan la secuencias obtenidas con las ya existentes para determinar si el microorganismo es de una nueva especie o no. Para ello es imprescindible el auxilio de la bioinformática, programas, algoritmos y scripts que procesan gran cantidad de datos. Sin embargo…

“Nosotros armamos flujos de trabajo que son herramientas que generan distintos resultados, que a su vez son tomados por otras herramientas y así se va generando una cadena automática de procesamiento”, detalló Gregorio. “Como estamos hablando de muchísima información, la automatización es una etapa muy importante de nuestro trabajo, pero en cada uno de esos pasos es necesaria la presencia de alguien que conozca del tema para chequear que lo que hemos obtenido hasta ese momento sea correcto y que el próximo paso, que está basado en ese resultado previo, tenga sentido. Así como las bacterias son especialistas en establecer simbiosis con otros organismos, la taxonomía bacteriana implica una gran simbiosis entre la capacidad computacional de las máquinas y la inteligencia humana. En este caso en particular, aprovechamos para probar herramientas bioinformáticas que estamos desarrollando para identificar especies bacterianas nuevas. Entonces nos sirvió como caso de testeo de herramientas bioinformáticas que estamos desarrollando y que luego van a ser útiles para otros casos o para analizar otros microorganismos”, explicó.

Parte del desarrollo de scripts y software de Gregorio y la Unidad de Bioinformática se ha compilado en Taxxo, un paquete de código abierto que “integra y automatiza herramientas analíticas de vanguardia para la taxogenómica de procariotas” y que está disponible en el repositorio para desarrolladores GitHub. “Uno de nuestros objetivos como grupo es desarrollar nuevas estrategias de análisis bioinformático en el área de la genómica microbiana”, explicó Gregorio, y señaló que eso también es necesario por la velocidad con la que las herramientas mejoran y porque “tenemos que apostar al desarrollo para tener herramientas adaptadas a los problemas que nosotros queremos resolver”. La filosofía del código abierto y colaborativo es, según Gregorio, la que impera hoy en la bioinformática: “Publicar, además de los resultados, las herramientas y el código de las herramientas con las que generaste esos resultados no sólo permite que tus procedimientos puedan ser utilizados por otras personas, sino que también le da soporte y credibilidad a tu trabajo”.

Y por casa cómo andamos

Si bien la Unidad de Bioinformática del Pasteur participó en estas investigaciones que determinaron la existencia de 13 nuevas especies de bacterias leptospiras, y “más allá de la importancia que tiene el trabajo interinstitucional e interdisciplinario en la ciencia”, Gregorio destacó que “en Uruguay se está haciendo un esfuerzo grande en investigar sobre leptospirosis y en caracterizar las variantes de leptospira que circulan en el país”. Ese esfuerzo se concreta en un proyecto interinstitucional en el que participan la Universidad de la República, el Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias, el Ministerio de Ganadería, Agricultura y Pesca y, obviamente, el Institut Pasteur. “En Uruguay la leptospirosis es más relevante como una enfermedad animal y de producción que como una enfermedad para el humano”, dijo Gregorio. Tal vez, como esta enfermedad olvidada repercute en la economía de un país ganadero, sean nuestros científicos quienes logren encontrar estrategias efectivas y económicas que la mantengan a raya a pesar de la desidia de los grandes laboratorios farmacéuticos y, trabajando en red con otros institutos del resto del mundo, ayuden a hacer la producción agropecuaria más rentable y mejoren la vida del millón de personas que padecen esta enfermedad, sobre todo en países en vías de desarrollo, en los que causa unas 60.000 muertes por año.