1El genoma bacteriano y sus elementos móviles
| Elemento | Descripción |
|---|---|
| Cromosoma bacteriano | Molécula circular única de ADN de doble cadena, con la mayor parte de los genes esenciales para la vida de la bacteria (capítulo II.1) |
| Plásmidos | Moléculas de ADN circular extracromosómicas, de replicación independiente del cromosoma principal, que portan genes accesorios no esenciales para la supervivencia básica pero frecuentemente ventajosos —factores de virulencia, y muy relevantemente, genes de resistencia a antimicrobianos (capítulo IV.2) |
| Transposones | Segmentos de ADN capaces de moverse ("saltar") de una posición a otra dentro del genoma, o entre cromosoma y plásmido, llevando consigo los genes que contienen |
| Secuencias de inserción (IS) | La forma más simple de elemento transponible, que solo codifica la maquinaria necesaria para su propia movilidad, sin genes accesorios adicionales |
| Integrones | Sistemas de captura genética que permiten incorporar y expresar "casetes" de genes (frecuentemente de resistencia antimicrobiana) de forma modular, funcionando como plataformas de acumulación de múltiples determinantes de resistencia en un solo elemento genético |
| Bacteriófagos | Virus que infectan específicamente bacterias (capítulo VII.1); pueden integrar su material genético al cromosoma bacteriano (profago) y, al hacerlo, transportar accidentalmente genes bacterianos de una célula a otra (transducción, ver más abajo) |
2Mutaciones
Las mutaciones son cambios espontáneos o inducidos en la secuencia del ADN, que pueden generar nuevas características —incluida resistencia a un antimicrobiano— transmisibles de forma vertical a la descendencia de esa bacteria. A diferencia de la transferencia horizontal (ver más abajo), la mutación es un mecanismo relativamente lento e infrecuente evento por evento, pero cuya probabilidad acumulada aumenta con poblaciones bacterianas muy numerosas (como ocurre en una infección activa) y con la presión selectiva ejercida por la exposición a un antimicrobiano, que favorece la supervivencia y proliferación de las raras variantes mutantes ya resistentes.
3Mecanismos de transferencia horizontal de genes
A diferencia de la transmisión vertical (de una célula madre a sus células hijas por división), la transferencia horizontal de genes permite que una bacteria adquiera material genético directamente de otra bacteria contemporánea, sin relación de descendencia directa entre ambas —el mecanismo evolutivo que explica la diseminación explosiva y frecuentemente interespecie de la resistencia antimicrobiana (capítulo IV.2)—. Existen tres mecanismos:
| Mecanismo | Descripción | Requisito |
|---|---|---|
| Transformación | La bacteria capta directamente del medio ADN libre (proveniente, por ejemplo, de otra bacteria que se lisó) e lo incorpora a su propio genoma | La bacteria receptora debe estar en un estado fisiológico de "competencia" para captar ADN externo |
| Conjugación | Transferencia directa de material genético (típicamente un plásmido) de una bacteria donante a una receptora, a través de un puente físico mediado por el pilus sexual (capítulo II.1) | Requiere contacto célula-célula y la maquinaria de conjugación codificada, frecuentemente, en el propio plásmido a transferir |
| Transducción | Un bacteriófago, durante su ciclo de replicación en una bacteria, empaqueta por error material genético bacteriano (en lugar de, o junto con, su propio genoma viral) y lo transfiere a la siguiente bacteria que infecta | Requiere la infección previa por un bacteriófago capaz de ese tipo de empaquetamiento erróneo |
¿Por qué la transferencia horizontal de genes —y no la mutación espontánea— es el mecanismo dominante detrás de la crisis actual de resistencia antimicrobiana? Una mutación espontánea que confiere resistencia surge, evento por evento, con baja probabilidad en una única bacteria, y solo se disemina verticalmente a su descendencia directa —un proceso relativamente lento, limitado a esa línea clonal específica—. La transferencia horizontal, en cambio, permite que un mismo plásmido portador de uno o varios genes de resistencia (frecuentemente organizados en un integrón que acumula múltiples determinantes distintos, capítulo IV.2) salte directamente entre bacterias contemporáneas, incluso entre especies bacterianas diferentes, sin necesidad de que cada una haya desarrollado esa resistencia de forma independiente por mutación propia. Esto explica por qué un mismo determinante de resistencia (por ejemplo, un gen de betalactamasa de espectro extendido) puede aparecer casi simultáneamente en especies bacterianas tan distintas como E. coli y Klebsiella pneumoniae dentro del mismo hospital: no es que ambas mutaron independientemente y por azar hacia la misma solución genética, sino que el plásmido portador del gen se transfirió horizontalmente de una especie a otra por conjugación. Es, en esencia, la diferencia entre que cada bacteria "invente" su propia resistencia desde cero, o que simplemente la "copie" de una vecina ya resistente — la segunda vía es órdenes de magnitud más rápida y explica la velocidad con que la resistencia antimicrobiana se disemina en entornos de alta presión selectiva como los hospitales.
4Trampas de examen
| Trampa | Por qué confunde | Aclaración |
|---|---|---|
| Confundir transformación con transducción | Ambas terminan con la incorporación de ADN externo al genoma bacteriano | La transformación capta ADN libre directamente del medio; la transducción requiere un bacteriófago intermediario que empaqueta y transporta el material genético — mecanismos físicos completamente distintos |
| Pensar que un plásmido es esencial para la supervivencia básica de la bacteria | Los plásmidos se describen como portadores de genes "importantes" (virulencia, resistencia) | Los plásmidos portan genes accesorios ventajosos en ciertos contextos, pero no son indispensables para las funciones vitales básicas de la bacteria, a diferencia del cromosoma principal |
5Puntos clave
- Elementos genéticos móviles: plásmidos, transposones, secuencias de inserción, integrones (acumulan casetes de resistencia), bacteriófagos.
- Las mutaciones se transmiten verticalmente y son un mecanismo relativamente lento evento por evento.
- Transferencia horizontal: transformación (ADN libre del medio), conjugación (contacto directo vía pilus sexual), transducción (mediada por bacteriófago).
- La transferencia horizontal, no la mutación, explica la diseminación rápida e interespecie de la resistencia antimicrobiana.