En 1928, el científico escocés Alexander Fleming hizo historia. En un moho común, tan común que la cepa creció por accidente en una placa de Petri de estafilococos, descubrió propiedades antimicrobianas que aprovecharía para desarrollar el primer antibiótico producido en masa, la penicilina.
Esa cepa original del moho Penicillium se conservó criogénicamente hace décadas, congelada viva para la posteridad, pero ahora, por primera vez, se ha secuenciado su genoma. Y al igual que el descubrimiento de la penicilina en sí, la investigación evolucionó como una rama de otra cosa.
“Originalmente nos propusimos usar el hongo de Alexander Fleming para algunos experimentos diferentes”, explicó el biólogo evolutivo Timothy Barraclough del Imperial College de Londres y la Universidad de Oxford. “Pero nos dimos cuenta, para nuestra sorpresa, de que nadie había secuenciado el genoma de este Penicillium original, a pesar de su importancia histórica para el campo”.
La secuencia recién derivada se ha comparado con dos genomas de Penicillium producidos comercialmente en los EE. UU. posteriores, lo que permite a los investigadores ver cómo la producción a escala industrial ha cambiado ligeramente la composición genética del moho con el tiempo y la distancia.
El penicillium y otros mohos producen moléculas de antibióticos de forma natural como parte de sus propios sistemas de defensa contra los microbios. Dado que los microbios evolucionan con bastante rapidez para contrarrestar estas defensas, un rasgo que actualmente está causando un gran problema en forma de resistencia a los antibióticos, los mohos también evolucionan en respuesta.
Es algo así como una carrera armamentista, a escala microscópica, y estudiar exactamente cómo evolucionan los mohos podría proporcionar nuevos conocimientos sobre el problema actual de la resistencia a los antibióticos.
“Nuestra investigación podría ayudar a inspirar soluciones novedosas para combatir la resistencia a los antibióticos”, dijo el biólogo Ayush Pathak del Imperial College de Londres.
Para llevar a cabo su investigación, el equipo descongeló una muestra de Penicillium rubens de Fleming y la volvió a cultivar. A continuación, se tomaron muestras y se secuenciaron ese moho recién crecido. El genoma resultante se comparó luego con las cepas estadounidenses.
El Penicillium de Fleming pudo haber sido el fundador de los medicamentos con penicilina en el Reino Unido, pero en los EE. UU., la producción industrial comenzó con un aislado salvaje de un melón mohoso. Esta cepa fue sometida a tratamientos mutagénicos, como irradiación con rayos X y luz ultravioleta, y selección artificial para producir una cepa con altas tasas de producción de penicilina.
Cualquier diferencia entre el moho Fleming y el moho de EE. UU. es el resultado de diferencias evolutivas en la cepa de melón silvestre o los primeros pasos en la mutagénesis y la selección artificial.
Al comparar los dos, los investigadores observaron dos tipos de genes: los que codifican las enzimas que ayudan en la producción de penicilina y los que regulan la producción de las mismas enzimas.
Resulta que el moho Fleming y el moho estadounidense tienen prácticamente el mismo código genético para las enzimas reguladoras. Curiosamente, el moho estadounidense tenía más copias, lo que ayudaría a esas cepas a producir más penicilina.
Eso no es inesperado, ya que se cultivaron específicamente para ese propósito, pero proporciona una idea de los resultados del proceso de domesticación.
Los genes codificantes, sin embargo, fueron ligeramente diferentes entre la cepa británica de Fleming y las cepas estadounidenses. Esto, cree el equipo, fue el resultado de la evolución natural, probablemente en respuesta a las diferencias en los microbios que amenazan los mohos en sus entornos locales.
Es esta diferencia naturalmente evolucionada la que podría ser clave para ayudar a desarrollar soluciones al problema de la resistencia a los antibióticos.
“La producción industrial de penicilina se concentró en la cantidad producida, y los pasos utilizados para mejorar artificialmente la producción llevaron a cambios en el número de genes”, dijo Pathak.
“Pero es posible que los métodos industriales hayan pasado por alto algunas soluciones para optimizar el diseño de la penicilina, y podemos aprender de las respuestas naturales a la evolución de la resistencia a los antibióticos”.
Este artículo es una traducción de otro publicado en Science Alert. Puedes leer el texto original haciendo clic aquí.
