Puedo afirmar, con cierta certeza, que en los últimos años todos hemos aprendido una o dos cosas sobre los virus ya que uno de ellos alteró nuestras vidas considerablemente. Con el debut del covid-19 hace un par de años, los medios se inundaron con información de estos pequeños parásitos celulares. No me voy a concentrar en los virus que nos enferman y menos aún en el que nos orilló a encerrarnos en nuestros hogares. Quiero hablar de aquellos que infectan y aterrorizan a otros microorganismos en una constante disputa evolutiva. Estos seres (¿vivos?) son enemigos de nuestros enemigos, podrían considerarse uno de los depredadores más mortíferos del planeta, sin olvidar que también son una herramienta biotecnológica que ha ayudado, y continuará ayudando, a resolver grandes problemas que aquejan a la humanidad: los bacteriófagos.
Los bacteriófagos, también llamados fagos, son virus que infectan exclusivamente a bacterias, de ahí el significado de su nombre: comedor de bacterias. Al igual que cualquier otro virus (como el de la rabia, la influenza, la varicela o el covid-19), los fagos están compuestos de un poco de material genético rodeado de una envoltura de proteína. Con estos elementos y un par de trucos adicionales, los fagos logran entrar a las células bacterianas, secuestrar sus recursos para obligarlas a producir muchas copias del virus y, finalmente, salir de ellas, comúnmente matándolas en el proceso. De esta manera cada copia puede iniciar de nuevo el ciclo.1
La principal diferencia entre los virus contra los cuales nos vacunamos y los bacteriófagos es que estos últimos no infectan células humanas, sino que sólo infectan células bacterianas.2 Aunque esta distinción los hace sonar poco increíbles, estos organismos simples y poco conocidos son, en muchos sentidos, los más exitosos del planeta. En este corto artículo contaré algunos datos curiosos, aplicaciones y enigmas que esconden estos pequeños parásitos y, si tengo suerte, convenceré al lector de lo importante que es seguir investigando e innovando con ellos.
Las extraordinarias cualidades de los fagos
Aunque los fagos pueden variar enormemente en su tamaño, todos son bastante diminutos si los comparamos con otros seres vivos, como los animales o las plantas.
Sin embargo, pareciera que los fagos quisieran compensar por su pequeño tamaño con una gigantesca abundancia, antigüedad y diversidad. ¿Qué tan abundantes son? Un enunciado muy usado en publicaciones científicas es que los bacteriófagos son las entidades biológicas más abundantes de la Tierra.3 Las estimaciones más recientes calculan que existen diez quintillones de fagos en el mundo. Para poner este gigantesco número en perspectiva, si ordenamos estos virus en una sola fila, a manera que se encuentren tocándose en sus extremos, su largo mediría más de un millón de años luz y superaría la longitud de nuestra galaxia.4 Tomando en cuenta que, en promedio, cada uno de ellos es 10 000 veces más pequeño que la punta de un bolígrafo.
Además de ser numerosos, este tipo de virus son arcaicos. Es difícil determinar la antigüedad de organismos microscópicos como estos de la misma forma que lo hacemos con huesos de dinosaurios o troncos petrificados, ya que los fósiles a esta escala son inexistentes. Sin embargo, gracias a algunas técnicas moleculares, se han realizado estimaciones las cuales indican una antigüedad de al menos 3000 millones de años.5 En perspectiva, esto es 2 500 millones de años antes que la colonización de la tierra firme de los primeros animales de los que tenemos registro, muchísimo antes de la existencia de los humanos.6
En cuanto a su diversidad, se cree que por cada una de las variantes de cada especie de bacteria que existe debe haber uno o más bacteriófagos específicos que la infectan.7 Considerando esto, probablemente existen decenas de millones de tipos distintos de fagos. Esto es más que la suma de todas las especies de plantas, animales y hongos que viven en la Tierra.8
La extraordinaria ayuda de estos pequeños seres
Si estas peculiaridades son insuficientes para lograr maravillar al lector y convencerle de dedicar su vida a su estudio (o al menos admitir que alguien debería hacerlo), tal vez sea más efectivo apelar al pragmatismo. Esto no debería ser difícil, pues los fagos han sido increíblemente útiles en el pasado y continúan siendo el motor de innovaciones importantes relacionadas a la salud, a la industria alimentaria y a la biotecnología.
El uso más conocido de los bacteriófagos en temas de salud es el tratamiento de infecciones bacterianas resistentes a antibióticos. Existen artículos que tratan este tema a profundidad,9 pero vale la pena resaltar que estas terapias ofrecen una solución increíble a un problema que se agrava año con año: cada vez es más común que ocurran infecciones bacterianas que son resistentes a los antibióticos comerciales. Esto ocurre porque las bacterias pasan por un proceso evolutivo que las vuelve invulnerables a los medicamentos, y este problema se agudiza si sumamos el hecho de que nuestra capacidad de encontrar nuevos antibióticos aptos para eliminarlas decrece año con año. Afortunadamente, algunos fagos tienen la capacidad de rebatir las defensas de las bacterias, como lo han hecho por millones de años. Debido a esto, ya se han utilizado tratamientos en los que se selecciona un grupo de y se introduce al cuerpo del paciente para matar estas bacterias persistentes. Cabe mencionar que su uso no se realiza a escala industrial, pero estos tratamientos han logrado salvar la vida de numerosas personas que se encontraban al borde de la muerte debido a la falta de otra terapia efectiva.
Además de usar estos virus como tratamiento contra bacterias potentes, también permiten diagnosticar infecciones. Debido a que cada tipo de fago se une a una determinada especie de bacteria, estos pequeños e increíbles seres son capaces de indicarnos qué bacteria está causando el problema para poder tratarla de forma eficaz. También se ha explorado el uso de estos microorganismos como componentes de nuevas vacunas,10 ya que facilitan el transporte de moléculas e información genética. En resumen, ¡estos virus nos podrán ayudar a combatir otros virus!11
Estas son sólo tres de las aplicaciones que se están desarrollando para sacar el mayor provecho de las extraordinarias habilidades de los bacteriófagos en pro de nuestra salud. Algunas de ellas ni siquiera están relacionadas con el tratamiento de enfermedades infecciosas, como es el caso de investigaciones que proponen usar estos seres para el diagnóstico e incluso tratamiento del Alzheimer.12
Los bacteriófagos impactan otras áreas de la vida humana además de la salud. En la industria de los alimentos, los fagos funcionan como herramientas biotecnológicas poderosas en muchas etapas y procesos. Por ejemplo, en la ganadería y agricultura, la fagoterapia podría ayudar a sustituir el uso de antibióticos, lo que evitaría que nosotros los consumamos, asunto que afecta de manera directa a nuestra microbiota natural. Además, pueden ser utilizados para desinfectar superficies y equipo que entra en contacto con los alimentos o incluso como conservadores que eliminen las bacterias que echan a perder nuestra comida, ayudando a preservarla fresca por tiempos prolongados sin los riesgos en la salud que tienen otros conservadores químicos.13
Estos ejemplos son sólo algunos de los que más me han impactado al aprender de estos cazadores microscópicos y que forman parte de nuestra vida diaria. Sin embargo, también cumplen funciones importantes en industrias menos conocidas, donde los fagos han sido una mina de recursos como enzimas, inhibidores de enzimas, fragmentos de ADN, herramientas de edición genética y microestructuras de autoensamblaje, por mencionar algunas.14 En resumen, muchos productos, comodidades y servicios no serían posibles sin ellos.
Las increíbles posibilidades de los fagos
Es sorprendente pensar que, incluso si consideramos todo lo que hemos logrado aprender de los fagos, aún existen muchas cosas por estudiar, entender y aplicar. Algunas de las incógnitas pendientes repercuten a escalas tan grandes como en la crisis ambiental, ya que se cree que los bacteriófagos pueden afectar los ciclos biogeoquímicos al ser reservorios de elementos como el carbono, asimismo se cree que pueden alterar los equilibrios ecológicos de grandes comunidades bacterianas en los océanos.15, 16
También hay preguntas a escalas más pequeñas, como nuestro propio cuerpo, pues existe evidencia que sugiere que los bacteriófagos, además de atacar a las bacterias que viven en nosotros, también interactúan directamente con nuestro sistema inmune, lo cual podría ser enormemente útil; lamentablemente, aún no lo entendemos del todo.17
Por fortuna, el número de personas e instituciones que dedican su tiempo y esfuerzo a responder estas y otras preguntas ha crecido a lo largo de los años. Aunque para muchas partes del mundo, los bacteriófagos son un área de investigación que apenas está creciendo, existen lugares como el Instituto Eliava de Bacteriófagos, Microbiología y Virología, de Georgia, en Europa, donde se desarrolla investigación y aplicación de fagoterapia desde hace décadas, y han provisto de fagos a pacientes de todo el mundo. Incluso si consideramos este creciente interés en el tema, hay un largo camino por recorrer.
México tiene el potencial necesario para la investigación, desarrollo y uso de tecnologías con bacteriófagos. Aunque esto ya sucede en algunos lugares del país, su implementación a mayor escala podría beneficiar enormemente a la población. Pero para que esto ocurra, deben suceder varias cosas: más profesionistas dedicados al tema; más recursos en esta creciente área de desarrollo y una mejor comunicación entre la academia, el sector privado y el gobierno con las personas que finalmente usarán las tecnologías para su beneficio. Quiero creer que esto será una realidad en el futuro y espero que este pequeño texto pueda impulsarnos hacia un mundo donde la palabra virus no sólo nos haga pensar en enfermedad y muerte, sino también en estos extraordinarios, valiosos y pequeños seres.
Diego Alonso Echánove Cuevas
Biólogo por la UNAM, entusiasta de la ciencia que aporta a la investigación, la innovación y al cambio social.
1 Clokie M. R., y otros. “Phages in nature”, en Bacteriophage, vol. 1, 2011, pp. 31–45.
2 Domínguez Navarrete, N. “Bacteriófagos”, en Revista de la Facultad de Medicina de la UNAM, vol. 20, núm. 1, 2020, pp. 164–165.
3 Dion, M. B., y otros. “Phage diversity, genomics and phylogeny”, Nature Reviews Microbiology, vol. 18, núm. 3, 2020, pp. 125–138.
4 Suttle, C. A. “Viruses in the sea”, Nature, vol. 437, núm. 7057, 2005.
5 Hatfull, G. F., y Hendrix, R. W. “Bacteriophages and their Genomes”, Current Opinion in Virology, vol. 1, núm. 4, 2011, pp. 298–303.
6 Garwood, R., y Edgecombe, G. “Early Terrestrial Animals, Evolution, and Uncertainty”, Evolution: Education and Outreach, vol. 4, 2011, pp. 489–501.
7 Keen, E. C. “A century of phage research: Bacteriophages and the shaping of modern biology”, Nature Reviews Molecular Cell Biology, vol. 37, núm. 1, 2015, pp. 6–9.
8 Sweetlove, L. “Number of species on Earth tagged at 8.7 million”, Nature, 2011.
9 Lin, D. M., y otros “Phage therapy: An alternative to antibiotics in the age of multidrug resistance”, World Journal of Gastrointestinal Pharmacology and Therapeutics, vol. 8, núm. 3, 2017, pp. 162–173.
10 Clark, J. R., y March, J. B. “Bacteriophages and biotechnology: vaccines, gene therapy and antibacterials”, Trends in Biotechnology: Cell Press, vol. 24, núm. 5, 2006, pp. 212–218.
11 Santos, S. B., y Azeredo, J. “Bacteriophage-Based Biotechnological Applications”, Viruses, vol. 11, núm. 8, 2019, pp. 737.
12 Zhang, X., y otros. “Phage display derived peptides for Alzheimer’s disease therapy and diagnosis”, Theranostics, vol. 12, núm. 5, 2022, pp. 2041–2062.
13 Połaska, M., y Sokołowska, B. “Bacteriophages—a new hope or a huge problem in the food industry”, AIMS Microbiology, vol. 5, núm. 4, 2019, pp. 324–346.
14 Pinheiro, V. B. “Biotechnology Tools Derived from the Bacteriophage/Bacteria Arms Race”, IntechOpen, 2020.
15 Fuhrman, J. A. “Marine viruses and their biogeochemical and ecological effects”, Nature, vol. 399, núm. 6736, 1999, pp. 541–548.
16 Sanmukh, S., y otros. “Understanding carbon regulation in aquatic systems – Bacteriophages as a model”, F1000Research, vol. 4, 2015, p. 138.
17 Van Belleghem, J. D., y otros. “Interactions between Bacteriophage, Bacteria, and the Mammalian Immune System”, Viruses, vol. 11, núm. 1, 2018, p. 10.