Calentamiento climático aumenta 23,9% la resistencia antibiótica en suelos, según estudio de una década en EE.UU.

Un estudio pionero de la Universidad de Oklahoma demuestra que el calentamiento climático acelera sustancialmente la resistencia antibiótica en suelos a niveles genómicos, ecológicos y evolutivos, según una investigación publicada en la revista Nature.

El trabajo, dirigido por Jizhong Zhou, director del Instituto de Genómica Ambiental y profesor de investigación George Lynn Cross en la Escuela de Ciencias Biológicas, analizó muestras de suelo recolectadas durante más de una década en la Estación de Campo Atmosférico y Ecológico Kessler en Oklahoma, un sitio de pradera templada que funciona como experimento de calentamiento a largo plazo centrado en microbios, según informó la universidad.

Los resultados revelaron que la abundancia de genes de resistencia a antibióticos aumentó sustancialmente un 23,9% bajo condiciones de calentamiento, particularmente genes de resistencia a glicopéptidos y rifamicinas, según el estudio publicado en Nature. El calentamiento enriqueció específicamente hospedadores del grupo Actinomycetota, incluyendo varios patógenos potenciales de plantas, y aumentó la movilidad de estos genes de resistencia.

"Hemos sabido durante años que los suelos albergan una enorme diversidad de genes de resistencia", dijo Zhou. "Lo que no sabíamos era cómo el calentamiento cambiaría ese panorama con el tiempo y los mecanismos ecológicos y evolutivos subyacentes", explicó el investigador principal del estudio.

El equipo de investigación utilizó enfoques experimentales y computacionales integrados para investigar los efectos del calentamiento experimental de una década sobre los genes de resistencia a antibióticos en suelos de praderas. Las muestras fueron recolectadas antes de que comenzaran los tratamientos de calentamiento y de manera sostenida durante todo el experimento, permitiendo rastrear cómo evolucionaron los genes de resistencia bajo condiciones de calentamiento crónico.

Los análisis fenotípicos a gran escala basados en aislados bacterianos sin precedentes validaron que el calentamiento aumentó la resistencia bacteriana a múltiples antibióticos, según Nature. El equipo aisló más de 2.000 cepas bacterianas y sometió 213 aislados específicos a pruebas de susceptibilidad antimicrobiana a gran escala, generando más de 25.000 mediciones que confirmaron que las bacterias de parcelas calentadas exhibieron resistencia significativamente mayor en diversas clases de antibióticos.

Los análisis mecanísticos revelaron que el calentamiento aumentó la abundancia de genes de resistencia a antibióticos principalmente a través de la coselección de genes de resistencia físicamente vinculados a rasgos adaptativos, como la tolerancia térmica y la asimilación de nitrógeno, y la selección positiva de genes de tolerancia térmica, que podrían amplificarse aún más mediante transferencia horizontal de genes, según el estudio.

El equipo rastreó el mecanismo hasta el nitrógeno del suelo. Descubrieron que el calentamiento aumenta los niveles de nitrógeno en el suelo, lo que a su vez favorece la expansión del grupo bacteriano Actinomycetota, los principales portadores de genes de resistencia a antibióticos, según informó la Universidad de Oklahoma. Los investigadores encontraron niveles elevados de estos genes asociados con patógenos, junto con un mayor intercambio entre bacterias causantes de enfermedades y bacterias no causantes de enfermedades.

Esta es la primera demostración de que el autostop genético, donde los genes de resistencia están físicamente vinculados a rasgos adaptativos como la tolerancia térmica, es un mecanismo evolutivo clave que impulsa la dinámica del resistoma del suelo, según la universidad.

Los suelos son reservorios críticos de genes de resistencia a antibióticos, que están fuertemente moldeados por interacciones microbianas y condiciones ambientales y, por lo tanto, son altamente sensibles a las perturbaciones, según el artículo publicado en Nature. Aunque el calentamiento climático es reconocido como una de las perturbaciones más significativas para las comunidades microbianas y sus funciones, sus impactos en los resistomas del suelo permanecían poco comprendidos hasta este estudio.

La mayor parte de la atención prestada a la resistencia antibiótica se ha centrado en hospitales y agricultura, pero el suelo se encuentra entre los mayores reservorios de genes de resistencia en la Tierra, según la Universidad de Oklahoma.

Los hallazgos sugieren que el calentamiento podría intensificar el papel de los suelos como reservorios de bacterias resistentes, con consecuencias para la salud de plantas, animales y humanos. La deposición de nitrógeno impulsada por humanos puede agravar el efecto, potencialmente amplificándolo, según los investigadores.

Los datos metagenómicos crudos de secuenciación están disponibles en el Archivo de Lectura de Secuencias del NCBI bajo el número de acceso de BioProject PRJNA1434723, mientras que las secuencias de amplificación de ARNr 16S de placas que contienen antibióticos están disponibles bajo el número de acceso PRJNA533082, según Nature.

Los investigadores indican que las estrategias de manejo que vale la pena explorar incluyen optimizar los niveles de nutrientes del suelo, ajustar las prácticas de fertilización e intervenciones dirigidas al microbioma destinadas a reducir la propagación de genes de resistencia, según informó la Universidad de Oklahoma.

Estos hallazgos demuestran de manera convincente que el calentamiento climático acelera sustancialmente la resistencia antibiótica del suelo a niveles genómicos, ecológicos y evolutivos, con amplias implicaciones para la salud pública y la sostenibilidad ambiental en un mundo en calentamiento, concluye el estudio publicado en Nature.