Un estudio internacional, coautorizado por el Instituto Catalán de investigación del Agua (ICRA-CERCA) en colaboración con equipos de China y Finlandia, ha puesto de relieve cómo los bacteriófagos, virus que infectan a las bacterias, están transformando de manera silenciosa el panorama genético de Salmonella enterica, uno de los principales responsables de las infecciones transmitidas por alimentos a nivel global.
Estos virus actúan como vehículos que transportan y diseminan genes de virulencia a través de diferentes ecosistemas y regiones, lo que podría potenciar la capacidad del patógeno para causar enfermedad, mantenerse en el tiempo y adaptarse. Al mismo tiempo, el trabajo, publicado en la revista iMeta, identifica un mecanismo defensivo en la propia Salmonella, que abre la puerta a nuevas posibilidades terapéuticas seguras basadas en fagos.
Fagos como transportadores de genes de virulencia
La transferencia horizontal mediada por fagos de genes de virulencia puede mejorar tanto la transmisión como la patogenicidad de Salmonella enterica. Para analizar este fenómeno, los investigadores recuperaron 5.178 secuencias virales que codifican 12 genes de virulencia de la base de datos Integrated Microbial Genomes and Virome (IMG/VR), además de 466.136 genomas bacterianos procedentes de EnteroBase.
Entre los genes detectados destacan destacan iacP (proteína transportadora de acilo), mgtB (transportador de magnesio tipo P), misL (porina autotransportadora) y fliC (proteína flagelar), ampliamente distribuidos en fagos y cepas de S. enterica en América del Norte, Europa y Asia.
El análisis filogenético reveló una estrecha afinidad genética entre los genes de virulencia codificados por fagos y por bacterias, lo que sugiere una ascendencia común y múltiples episodios históricos de transferencia horizontal. Además, el estudio documenta que genes como fliC, mgtB, misL e iacP aparecieron por primera vez en genomas de fagos en calidad de genes metabólicos auxiliares (AMG). Estos no solo alteran el metabolismo bacteriano para aumentar la virulencia, sino que también facilitan la propagación de estos rasgos dentro de las comunidades microbianas mediante la transferencia genética mediada por virus.
Un freno natural a la bacteria: el papel de csrA
Uno de los hallazgos más llamativos fue la identificación del regulador global de almacenamiento de carbono A (csrA), presente de forma muy conservadora en S. enterica y detectado en diversos serotipos. Este gen regulador mostró un papel esencial en la limitación de la propagación de los profagos: cuando se sobreexpresaba, aumentaba la expresión del represor cI, lo que reducía significativamente la liberación de partículas virales.
«Nos sorprendió la eficacia de csrA para suprimir la actividad de los profagos», comentó José L. Balcazar, coautor del estudio e investigador senior en ICRA-CERCA. «Es como si las bacterias hubieran evolucionado un freno interno para protegerse de volverse más virulentas».
Los autores destacan que este es el primer estudio que establece una conexión directa entre la transducción mediada por fagos y el gen regulador bacteriano csrA. Los resultados muestran que las cepas que sobreexpresaban este regulador liberaban menos virus que las cepas de tipo salvaje, confirmando su capacidad de inhibir la entrada de los fagos en el ciclo de lisis.
Implicaciones en salud pública y seguridad alimentaria
La infección por S. enterica continúa siendo una amenaza de primer orden para la salud humana y provoca considerables pérdidas económicas en el sector alimentario. Mientras que la mayoría de investigaciones anteriores se habían centrado en la resistencia a antibióticos —particularmente los genes de β-lactamasa—, este estudio ofrece la primera panorámica global de la distribución geográfica y los hábitats donde se detectan genes de virulencia asociados tanto a bacterias como a fagos.
Se analizaron 122.680 aislamientos de S. enterica, principalmente en alimentos, heces y animales de América del Norte, Europa y Asia. Los resultados sugieren que la abundancia de genes de virulencia y la frecuencia de brotes de salmonelosis guardan relación con factores socioeconómicos como el PIB y la densidad de población. En paralelo, se identificaron 1.844 fagos portadores de genes de virulencia, presentes sobre todo en el sistema digestivo, ambientes marinos y hábitats animales, lo que refuerza la idea de que los virus actúan como reservorios y vehículos de estos determinantes genéticos.
Brechas y retos pendientes
Aunque la investigación ofrece un panorama sin precedentes, los autores reconocen limitaciones ligadas a los metadatos incompletos y a la sobrerrepresentación de datos procedentes de regiones desarrolladas. Esto podría subestimar la carga real de S. enterica en países de ingresos bajos y medios, donde la capacidad de vigilancia genómica es más limitada.
Asimismo, se identificaron 36 fagos polivalentes, capaces de vincularse con más de una especie bacteriana, lo que aumenta su potencial como mediadores de transferencia horizontal de genes. Si bien csrA reduce la frecuencia de estos intercambios, no los bloquea por completo, lo que indica que aún existe riesgo de propagación de factores de virulencia.
Este trabajo aporta evidencia sólida de la interacción compleja entre fagos y Salmonella enterica. Los resultados muestran que los virus no solo impulsan la transferencia horizontal de genes de virulencia, incrementando su potencial patogénico, sino que también ponen de manifiesto que la propia bacteria dispone de reguladores internos como csrA para limitar este proceso.
La coexistencia entre ambos —fagos como impulsores de diversidad genética y S. enterica con mecanismos de defensa— refleja la dinámica evolutiva que determina el equilibrio entre virulencia y supervivencia bacteriana. Estos conocimientos no solo profundizan en la comprensión de los mecanismos que subyacen a la patogenicidad bacteriana, sino que también podrían guiar el desarrollo de estrategias terapéuticas innovadoras basadas en fagos, siempre y cuando se garantice que estos estén libres de genes de virulencia o sean diseñados para eliminarlos.
En definitiva, el estudio subraya la necesidad de vigilancia global, cribado exhaustivo y desarrollo de nuevas herramientas microbiológicas para frenar la expansión de patógenos de transmisión alimentaria y, al mismo tiempo, aprovechar de forma segura el potencial de los fagos en la lucha contra la resistencia a los antibióticos.
