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Interciencia
ISSN: 0378-1844
interciencia@ivic.ve
Asociación Interciencia
Venezuela
Souza, Valeria; Castillo, Amanda; Rocha, Martha; Sandner, Luisa; Silva, Claudia; Eguiarte, Luis E.
Ecología evolutiva de escherichia coli
Interciencia, vol. 26, núm. 10, octubre, 2001, pp. 513-517
Asociación Interciencia
Caracas, Venezuela
Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=33906116
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Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto
ECOLOGÍA EVOLUTIVA DE
ESCHERICHIA COLI
VALERIA SOUZA, AMANDA CASTILLO, MARTHA ROCHA,
LUISA SANDNER, CLAUDIA SILVA y LUIS E. EGUIARTE
os genomas recientemente secuenciados de
Escherichia. coli (Blattner et al., 1997; Perna et al., 2001) y los
estudios de la genética de poblaciones de
numerosas especies (Caugant et al., 1983;
Selander et al., 1987; Souza et al., 1994,
1999) indican de manera definitiva que
las bacterias no son el organismo estable
que Gould (1994) sugiere: “the most
salient feature of life has been the stability of its bacterial mode from the beginning of the fossil record until today and,
with little doubt, into the future time so
long as the earth endures”. Esta visión es
superficial. Si bien las bacterias han cambiado poco morfológicamente, su genoma
es una entidad dinámica y cambiante, que
no ha dejado de evolucionar, manteniendo
un tamaño reducido y una aparente baja
complejidad. En este artículo revisaremos
el estado actual del conocimiento sobre la
biología evolutiva de E. coli, ilustrando la
compleja dinámica evolutiva que presentan estas bacterias.
Los recientes avances en
el conocimiento de la genética y fisiología de E. coli han sido espectaculares.
Conocemos el genoma entero de dos cepas de esta especie (Blattner et al., 1997;
Perna et al., 2001), y es indudablemente
el genoma mejor entendido (“anotado”,
en la terminología genómica, en cerca del
70% de sus genes). También ha sido utilizada como organismo modelo en estudios evolutivos, tanto en poblaciones naturales (Selander, et al., 1987; Souza et
al., 1999) como en el laboratorio en estudios denominados de “evolución experimental” (Lenski y Travisano, 1994;
Eguiarte y Souza, 1993). Estos últimos,
han permitido entender mejor la acción
de las fuerzas evolutivas a diferentes escalas. Sin embargo, apenas comenzamos
a investigar la ecología y biología evolutiva en poblaciones naturales.
Sistemática y Genética de E. coli:
E. coli es una bacteria
gram negativa de la familia Enterobacteriaceae. Análisis filogenéticos moleculares indican que pertenece a la subclase γ
de las proteobacterias (Logan, 1994). En
esta subclase se encuentran además otros
organismos patógenos de vertebrados,
como Shigella, Salmonella, Vibrio y
Haemophilus. Las enterobacterias se caracterizan por ser capaces de respirar en
forma facultativa; en el ambiente exterior son aerobias y en el interior del intestino son anaerobias. Gracias a esta
capacidad, muchos de los miembros de
esta familia son de vida libre, mientras
que otros son comensales de animales o
plantas (Logan, 1994). Por lo general, E.
coli utiliza azúcares sencillos como la
glucosa, produce ácido y gas en presencia de lactosa y requiere nitrógeno soluble (Holt, 1984).
PALABRAS CLAVE / Escherichia coli / Genética de Poblaciones / Ecología de Poblaciones / Evolución de Patogénesis / Bacterias /
Recibido: 28/03/2001. Aceptado: 02/10/2001
Valeria Souza. Bióloga, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Maestra en
Ciencias y Doctorada en Ecología, UNAM. Investigadora Titular y Jefa, Laboratorio de Evolución Molecular y Experimental, Departamento de Ecología Evolutiva, Instituto de Ecología, UNAM. Dirección: Apartado Postal 70-275, C.U., C.P. 04510,
México D.F., México. e-mail: souza@servidor.unam.mx
Amanda Castillo. Bióloga y estudiante de doctorado en Ciencias Biomédicas, UNAM. e-mail:
acobian@hotmail.com
Martha Rocha. Bióloga. Maestra en Ciencias y estudiante de doctorado en Ciencias Biológicas, UNAM. e-mail: markiwi@mixmail.com
Luisa Sandner. Bióloga, Clark University. Maestra en Ciencias, UNAM. e-mail:
lsandner@miranda.ecologia.unam.mx
Claudia Silva. Bióloga, Universidad Autónoma Metropolitana (Xochimilco). Maestra en
Ciencias y estudiante de doctorado en Ciencias Biomédicas, UNAM. e-mail: csilva@ miranda.ecologia.unam.mx
Luis E. Eguiarte. Biólogo, UNAM. Doctorado en Ecología, UNAM. Investigador Titular, Laboratorio de Evolución Molecular y Experimental. Jefe, Departamento de Ecología Evolutiva, Instituto de Ecología, UNAM.
e-mail: fruns@servidor.unam.mx
OCT 2001, VOL. 26 Nº 10
0378-1844/01/10/513-05 $ 3.00/0
513
La cepa K12 de E. coli
ha sido muy estudiada y el genoma de
una variante de esta cepa fue secuenciada
(Blattner et al., 1997). Esta cepa contiene
4639221 pares de bases de DNA circular
de doble cadena. El 87,8% de este genoma codifica para proteínas, el 0,8% codifica para RNAs y 0,7% consiste en DNA
repetido sin función conocida. Se estima
que alrededor del 11% del cromosoma
tiene funciones de regulación. Un 28% de
los 4288 ORFs (marcos de lectura abierta) no tienen función conocida. Es posible que otras cepas de E. coli tengan diferencias en su estructura genómica, ya
que se sospecha que los mapas no siempre son colineales y hay variación en el
tamaño del genoma, de 4,4 a 5,5 mb
(megabases; Shu-Liu et al., 1993). La
otra cepa secuenciada, la patógena EHEC
(enterohemorrágica) O157:H7 ha sufrido
numerosos eventos de transferencia horizontal desde que se separó de la K12 hace
aproximadamente 4 millones de años, y
tiene 1387 genes diferentes, los cuales incluyen factores de virulencia, diferentes
rutas metabólicas, profagos, transposones
y funciones desconocidas (Perna et al.,
2001).
El estudio comparativo
de estos dos genomas indica que las enterobacterias están sujetas a mucha más recombinación vía transferencia horizontal
de lo que se había sospechado (Perna et
al., 2001). Este proceso genera genomas
bacterianos que consisten en mosaicos de
genes con diferentes historias evolutivas.
Por ejemplo, el contenido promedio de
GC en E. coli es del 50,8%, pero un número importante de genes (17% del genoma de la K12 y 26% de la O157:H7) contienen diferentes proporciones de GC y un
índice de uso de codones muy diferente al
del resto del genoma. Por esta razón se ha
sugerido que estos genes provenían de
otros linajes bacterianos y fueron adquiridos recientemente por transferencia horizontal por E. coli. La tasa de transferencia
se ha estimado de 16 kilobases (kb) cada
millón de años (Lawrence y Ochman,
1998). Entre estos genes con contenido
GC diferente destacan las llamadas “islas
patogénicas” (regiones donde se encuentran los genes que confieren capacidades
patógenas).
Existe información genética adicional en forma de elementos
extracromosomales o plásmidos. Éstos son
el componente más dinámico del genoma
bacteriano, ya que son fácilmente movilizables entre cepas. Los plásmidos son comúnes en E. coli, aunque esta bacteria
puede sobrevivir sin ningún plásmido o
por el contrario presentar un buen porcentaje de su genoma en estos elementos. Se
han descrito cerca de 300 tipos de plásmi-
514
dos en la especie (Boyd et al., 1996). En
ellos se puede encontrar información para
asimilar azúcares raros, para producir colicinas (substancias que matan a posibles
competidores de la misma especie), resistencias a antibióticos y a metales pesados,
inmunidad contra fagos y colicinas, genes
que codifican para intercambio genético y
fimbrias relacionadas con la patogénesis y
toxinas. Generalmente la distribución de
un tipo de plásmido depende no sólo de
su rango de hospederos bacterianos, sino
que de un complejo sistema de incompatibilidad entre plásmidos de un mismo tipo.
No pueden ingresar a una bacteria plásmidos nuevos pertenecientes a un tipo ya
existente (Madigan et al., 2000). La movilización de plásmidos no está bien comprendida desde el punto de vista molecular. Sin embargo, se sabe que existen plásmidos conjugativos, los cuales son capaces
de transferirse por sí mismos por medio
de la conjugación. Estos plásmidos son relativamente grandes (al menos 25 kb) y
contienen los genes necesarios para el reconocimiento bacteria-bacteria, los genes
del pili sexual y los genes que permiten la
movilización del DNA. Los plásmidos no
conjugativos también pueden ser transferidos por medio de la conjugación al ser
acarreados por plásmidos conjugativos. Estos últimos se denominan plásmidos movilizables y pueden ser de tamaños variados.
Muchos plásmidos son capaces de transferirse a sí mismos entre especies diferentes (modelo panmíctico de distribución de
plásmidos, Souza y Eguiarte, 1997) como
lo demostraron Boyd y Hartl (1997) en
Salmonella y E. coli. Algunos de estos
plásmidos son sumamente exitosos, ya que
además de ser promiscuos, están sobre-representados en las poblaciones bacterianas;
estos son los denominados plásmidos epidémicos (Souza y Eguiarte, 1997) y son
los responsables de la adquisición por
transferencia horizontal de resistencia a
antibióticos o factores de virulencia. Sin
embargo, no todos los plásmidos son de
rango de hospedero amplio, ya que existen
plásmidos que sólo se transfieran verticalmente con sus cromosomas hospederos,
generando una fuerte coevolución entre
ambos genomas (plásmidos clonales, Souza y Eguiarte, 1997), así como plásmidos
con transferencia limitada a genomas específicos dentro de una misma especie
bacteriana.
La gran plasticidad genómica de E. coli le confiere una plasticidad
ecológica extraordinaria. E. coli puede
adaptarse rápidamente a diferentes ambientes y es capaz de vivir como un organismo de vida libre o como comensal mutualista del colon en mamíferos y aves.
Adicionalmente, en el interior de los organismos puede invadir otros nichos con éxi-
to, y de esta manera llegar a ser un patógeno mortal, muy competitivo en humanos
y animales.
Ecología de las Poblaciones de E. coli
A pesar de su abundancia, el estudio de la ecología bacteriana
es extraordinariamente difícil y generalmente se basa en medidas indirectas. Los
autores proponemos que la mejor forma
de entender su ecología es a través del
uso de marcadores genéticos y técnicas
de genética de poblaciones y evolución
molecular.
Tradicionalmente se considera que el hábitat natural de E. coli es
el colon de mamíferos y aves (Selander, et
al., 1987; Souza et al., 1999). En consecuencia, las E. coli ambientales se interpretan como resultado de contaminación
fecal, y se sospechaba que no se podían
reproducir en el medio exterior. Sin embargo, resultados recientes indican que
existen cepas de E. coli que ocupan otros
nichos diferentes al colon. Entre estas destacan las E. coli patógenas que pueden habitar en otras partes del tracto digestivo,
en la sangre, en el tracto urogenital y en
ambientes secundarios. Se ha encontrado
que las cepas del desagüe y del agua son
en general más diversas que las cepas obtenidas directamente de los hospederos.
También se ha demostrado que las poblaciones acuáticas y del suelo pueden incrementar su densidad en el tiempo, indicando que crecen y sobreviven en estos ambientes externos (A. Cruz, Tesis en preparación). Estas investigaciones sugieren que
las E. coli de vida libre no pueden ser explicadas en su totalidad por contaminación
fecal (Pupo y Richardson, 1995; Parveen
et al., 1999; A. Cruz y A. Valera, comunicación personal).
E. coli es una de las primeras especies bacterianas que coloniza al
mamífero recién nacido, a partir del canal
de parto y de las heces de su madre
(Bettelheim, 1994). Las colonizaciones
posteriores se deben generalmente a la ingestión de alimentos contaminados. Se ha
calculado que la densidad de E. coli en el
intestino grueso de los mamíferos y aves
es de uno a diez millones de células por
gramo de colon (Selander et al., 1987).
Esto hace de E. coli un componente menor de la microbiota de esta parte del intestino, que es predominantemente anaerobia y donde la densidad bacteriana total se
ha calculado de unas 1011 células por gramo de colon (Selander et al., 1987). En el
intestino se estima que hay una bipartición
al día, mientras que en medio de cultivo
rico en el laboratorio se puede llegar a
más de 6 biparticiones (Selander et al.,
1987). Por otro lado, en condiciones bajas
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de nutrientes, como el agua y el lodo, el
tiempo de bipartición es de alrededor del
10% de lo que se logra en el laboratorio
(Madigan et al., 2000). Usualmente hay
una cepa dominante de E. coli por hospedero, pero la aparición de nuevos genotipos indica que esta dominancia es sólo
temporal. Esta dinámica poblacional se
debe a procesos adaptativos, donde la mejor cepa desplaza a las demás (Caugant et
al., 1983) o bien a procesos puramente
aleatorios (deriva génica) (Madigan et al.,
2000).
Con respecto a la competencia intraespecífica, las colicinas son
capaces de destruir a cepas de la misma
especie que no presentan el plásmido con
la colicina en cuestión, ya que el plásmido
le confiere inmunidad para su propia
colicina. Estos compuestos destruyen funciones críticas celulares como la producción de ATP (Madigan et al., 2000).
Genética de Poblaciones de E. coli.
En las bacterias la reproducción no está ligada a la sexualidad
como en los eucariontes. Las bacterias se
dividen por fisión binaria, lo que genera
individuos clonales. Sin embargo, existen
procesos parasexuales de transferencia horizontal de información genética que, aunados a las mutaciones, generan variabilidad en las poblaciones. Por lo tanto, una
de las preguntas centrales en la genética
de poblaciones bacterianas es el grado de
clonalidad de las poblaciones y de las especies. Si las especies son muy clonales,
están constituidas por una colección de linajes evolutivos independientes. En estos
casos, es difícil hablar de especies, ya que
no tenemos un acervo genético común. En
el caso de clonalidad, se hace mucho más
difícil aplicar la teoría y conceptos clásicos de genética de poblaciones, y la evolución va a estar dada por substituciones
de linajes completos, ya sea por selección
o por deriva génica. Por el contrario, si las
especies bacterianas presentan altos niveles
de recombinación, se obtienen poblaciones
panmícticas y se pueden aplicar aproximadamente las ideas sobre poblaciones y especies que usamos en los organismos diploides. El problema fundamental es que
en la mayor parte de las bacterias se encuentran en un punto intermedio: generalmente presentan gran cantidad de posibles
mecanismos de recombinación, pero éstos
no suceden en cada generación (i.e., la reproducción está desacoplada de la sexualidad). Además, es difícil tener estimadores
directos del grado de sexualidad de las poblaciones bacterianas, y para estudiarlas se
deben utilizar métodos indirectos derivados de la teoría de la genética de poblaciones.
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Estudios clásicos sobre la
estructura genética y clonalidad de E. coli
revelaron altos niveles de variación genética
dentro de sus poblaciones (Milkman, 1973),
y han reportado valores de H que oscilan
desde 0,47 (Selander y Levin, 1980) hasta
0,52 (Whittam, et al., 1983). La H es la
medida de variación genética más utilizada
en este tipo de estudios. Sus valores oscilan
entre 0, si no hay variación, a un máximo
de 1, donde cada individuo de la población
presenta una forma alélica diferente
(Selander et al., 1987; Souza et al., 1994).
En estos análisis se encontraban relativamente pocos genotipos multiloci en relación a todos los genotipos posibles si las
poblaciones fueran sexuales, sugiriendo que
la especie es clonal. De hecho, inicialmente
se estimó que el desequilibrio de ligamiento (esta es una medida estadística que es 0
si lo genotipos se encuentran en las proporciones que se esperan al azar a partir de las
frecuencias alélicas de cada gene) de E.
coli asociada a humanos y animales domésticos era cercano al máximo (D cercana a
1), indicando que sólo se encuentran unos
cuantos genotipos de todos los posibles, o
sea que no hay recombinación entre las cepas; (Selander y Levin, 1980). Al estimar
indirectamente el parámetro de recombinación, se encontró que éste es muy bajo
(c=10-9), es decir, sólo un orden de magnitud mayor que la tasa de mutación (µ= 1010
; Selander y Levin, 1980). La conclusión
de los estudios clásicos es que la recombinación es un fenómeno raro en E. coli
(Selander y Levin, 1980; Caugant et al.,
1983; Selander et al., 1987; Dykhuzien y
Green, 1991; Souza et al., 1992). A partir
de estos datos, y usando la teoría de genética de poblaciones, se calculó un tamaño
efectivo de la población (Ne) cercano a 107
(Whittam y Ake, 1993), el cual es relativamente bajo en relación al total de E. coli,
que se ha estimado en 1020 (Milkman y
Stolzfus, 1988), aunque suficientemente alto
para asegurar que la selección sea una fuerza evolutiva dominante (Selander et al.,
1987). La alta diversidad genética observada se podría explicar por selección periódica y adaptación a nichos particulares
(Levin, 1981; Guttman, 1997). Por selección periódica se entiende el fenómeno en
el cual un genotipo desplaza selectivamente
a los otros presentes en la población. Esto
sólo sucede si tenemos poblaciones
asexuales, por lo que al surgir una mutación favorecida por la selección natural se
reemplaza no sólo ese gen, sino el genotipo
completo.
Un Nuevo Paradigma Evolutivo
para E. coli.
Los estudios citados sólo
consideraban cepas asociadas a humanos,
principalmente de Estados Unidos y Europa, y algunas cepas provenientes de animales en cautiverio. Este muestreo está
sesgado y no se pueden conocer realmente
a las poblaciones naturales de esta bacteria, y menos sus patrones evolutivos. Por
esta razón iniciamos un estudio a largo
plazo de la ecología evolutiva de E. coli,
con un énfasis particular en poblaciones
en hospederos silvestres. El primer paso
fue organizar una colección de cepas de
varios continentes (principalmente de
América, Australia y Antártida) asociadas
a mamíferos y aves silvestres, así como
cepas del ambiente, incluyendo muestras
del aire, agua y suelo. Esta colección
cuenta actualmente con más de 2000 cepas y la denominamos IECOL (Instituto
de Ecología, Colección de E. coli).
En un primer estudio utilizamos 201 cepas asociadas a mamíferos,
en las que realizamos análisis de genética
de poblaciones usando 12 genes
polimórficos (alozimas). Estudiamos el uso
de 12 azúcares, la resistencia a 6 antibióticos, sus serotipos, número y tamaño
de sus plásmidos. Encontramos que la diversidad es aún más alta que la reportada
a partir de cepas humanas (H=0,68). Asimismo, existe una mayor diversidad genética en las cepas de México que en las de
Australia y cada grupo de organismos hospederos presenta principalmente cierto
grupo de cepas relacionadas (Souza et al.,
1999). Las cepas de mamíferos de México
son las que presentan estadísticamente un
menor desequilibrio de ligamiento (Souza
et al., enviado). Eso indica que las E. coli
asociadas a mamíferos no son tan clonales
como sugerían los datos de cepas derivadas de humanos. Existen grupos de cepas,
como las asociadas a los carnívoros, roedores y primates, donde la recombinación
es más frecuente que en las cepas de hospederos con dietas muy específicas. Estimamos que el tamaño efectivo de E. coli,
Ne, es de 5,3 x 109, o sea, dos órdenes de
magnitud más alto que el calculado para
aislados humanos en México (Whittam y
Ake, 1993). Nuestro estimado del parámetro de recombinación (c), es de casi dos
órdenes de magnitud mayor que la tasa de
mutación (c = 9,81 x 10-9; µ= 2 x 10-10).
Adicionalmente, encontramos cierto aislamiento geográfico, ya que la estimación
de la tasa de migración es menor en la
muestra global (m= 6,89 x 10-10) que dentro de México (m = 3,26 x 10-9).
Al estimar la tasa de recombinación comparando la congruencia
entre genealogías de diferentes genes con
los derivados del análisis de varios loci
(alozimas y ribotipos; Lecointre et al.,
1998), se observó que la recombinación
intragénica e intergénica en E. coli es más
importante que la mutación. En un estudio
515
con secuencias de cuatro genes metabólicos, realizado con 50 cepas de la colección IECOL, encontramos que la diversidad genética y la recombinación intragénica son en general mayores en las cepas
asociadas a animales que en las cepas asociadas a humanos (Peek et al., 2001; Peek
et al. enviado). Esta diferencia es especialmente clara en el gen gapA, el cual parece
haber sufrido una reducción en su diversidad al invadir al humano.
De esta forma, nuestro
mejor muestreo y los nuevos estudios más
detallados sugieren que la biología básica
de E. coli es mucho más compleja e interesante de lo que los estudios clásicos indicaban. Existe una gran diversidad genética y ecológica, así como una alta recombinación e intercambio genético. Estos fenómenos permiten generar gran cantidad
de genotipos a pesar de no suceder en
cada generación. No sólo se mueven genes, sino que recombinan plásmidos y
fragmentos de genes. Algunas de estas
combinaciones resultan exitosas e invaden
nuevos nichos ambientales o nuevos hospederos, y así continuamente están surgiendo nuevas variantes de E. coli que
pueden llegar a ser muy competitivas, como por ejemplo, la patógena O157:H7.
Esto genera una estructura poblacional con
ecotipos y al mismo tiempo cepas que
pueden vivir en gran cantidad de ambientes que antes se creían secundarios o atípicos para la especie.
Mutación y Patogénesis en E. coli.
Recientemente, el estudio
de la mutación en microorganismos ha adquirido un perfil interesante. En parte debido a la controversia sobre la mutación
dirigida (Lenski et al., 1989) y en parte
por la propuesta reciente de Leclerc et al.
(1996) de que las bacterias patogénicas
como la O157: H7 presentan una tasa de
mutación más alta que las no patogénicas.
Según esta propuesta los errores en el sistema de reparación constituyen una adaptación para su estilo de vida, ya que les
ayudaría a escapar al sistema inmune de
sus hospederos. Esta idea ha sido muy debatida. Existen estudios de evolución experimental (Sniegowski et al., 1997) y simulaciones (de Visser et al., 1999; Taddei
et al., 1997; Tenaillon et al., 1999) que indican que sólo en ciertas condiciones se
puede evolucionar hacia tasas de mutación
más altas que las mínimas posibles, especialmente en ambientes cambiantes y poblaciones pequeñas. En contraste, Kibota y
Lynch (1996) presentan un modelo donde
la hipermutabilidad siempre es inestable,
ya que son más las mutaciones deletéreas
que las que llevan al patógeno a adaptarse
y escapar del ataque del hospedero. Re-
516
cientemente Oliver et al. (2000) estudiaron
a pacientes con fibrosis cística sujetos a
varios años de altas dosis de antibióticos
para combatir a Pseudomonas aeruginosa.
Las P. aeruginosa de estos pacientes presentan un número significativamente mayor de hipermutantes que las asociadas a
enfermos graves de otras enfermedades,
por lo que proponen que la hipermutación
es una adaptación que permite tanto resistir a los antibióticos como sobrevivir a la
mucosa cambiante del pulmón del paciente
con esta enfermedad. Nosotros estamos estudiando la tasa de mutación en parte de
la colección IECOL que presentan la isla
patogénica (LEE), y hemos detectado que
la presencia de un gen particular de esta
isla (intimina), está asociada con un ligero
aumento en la tasa de mutación inducible.
La Colección IECOL como una
Herramienta Evolutiva para el Estudio
de la Patogénesis
El principal objetivo de
nuestra colección IECOL es que funcione
como una herramienta para entender la
evolución de E. coli y que permita utilizar a esta bacteria como un organismo
modelo del proceso evolutivo. Así, hemos
explorado la evolución de un tipo particular de patogénesis, el cual es interesante
por la estrecha relación que tiene las bacterias enteropatógenas (EPEC) con sus
hospederos. Estas cepas causan un patrón
característico de lesión localizada (A/E),
en el cual las bacterias se adhieren al tejido y borran las vellosidades del intestino. Los genes asociados a esta lesión se
encuentran tanto en un plásmido (EAF),
como en el cromosoma en una isla
patogénica (LEE; Donnenberg y Kaper,
1992).
En un dendrograma obtenido con alozimas de una muestra de 155
cepas de México, se localizó la presencia
de varios genes relacionados con la lesión
localizada (A/E): eae, espB (LEE), per y
bfp (plásmido EAF) (Sandner et al., 2001;
Rocha et al., enviado). Los genes eae y
espB se pueden encontrar juntos, formando parte del LEE, o estar de manera independiente en las cepas de los animales sanos. Estos genes parecen tener otros papeles además de la patogénesis, ya que existe un predominio del gen espB en los animales con dietas especializadas, como son
los ungulados, manatíes, ballenas y murciélagos. En contraste, el gen eae es más
frecuente en las cepas asociadas a los conejos, armadillos y osos hormigueros. Ambos genes independientes se encuentran
distribuidos por todo el dendrograma. Esto
sugiere que eae y espB son genes antiguos
en E. coli, y que tienen un papel en la
asociación normal con su hospedero
(Sandner et al., 2001). Encontramos que
los genes eae y tir son sumamente variables en sus secuencias y que el gen espB
es menos variable. Existe una asociación
entre tipos de secuencias de eae y tir, aunque ésto no es claro con espB. Por otra
parte, los genes plasmídicos per, bfp y eaf
nunca se detectan en las cepas asociadas a
animales silvestres y sólo se encuentran en
las cepas enteropatógenas y enterohemorrágicas asociadas a humanos enfermos
(Rocha et al., enviado), lo cual hace pensar que eventos de transferencia horizontal
dieron lugar a este tipo de patogénesis.
Conclusiones y Perspectivas
A pesar de que E. coli
es la bacteria mejor conocida del mundo,
apenas comenzamos realmente a entender
su ecología y su biología evolutiva. Es
claro que E. coli es una bacteria muy diversa y que su genoma es muy dinámico.
Además, no es el organismo clonal descrito en los primeros estudios de genética
de poblaciones. Es una bacteria con una
amplia y compleja sexualidad. Las combinaciones exitosas pueden dispersarse de
manera epidémica en las poblaciones humanas o animales, dando una falsa señal
de clonalidad.
Las diversas herramientas genéticas moleculares y de genética
de poblaciones abren la posibilidad de
realizar adecuados estudios ecológicos y
evolutivos en poblaciones bacterianas. Estos estudios deben de estar basados en un
sólido conocimiento de sus poblaciones
naturales, su ecología y su biología. En
nuestros estudios con la colección IECOL
hemos tratado de avanzar en esta dirección en E. coli, y ponemos nuestra colección a la disposición de las personas interesadas en trabajar con ella.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen
las enseñanzas y discusiones de Richard
Lenski y Alejandro Cravioto y el apoyo
de Brandon Gaut, Rebecca Gaut y Andy
Peek en la secuenciación de varios genes
de E. coli y por sus valiosas discusiones;
a A. Navarro, R. Cerritos, A. Valera, A.
Cruz, L. Espinoza, y E. Mancera por su
ayuda técnica y a quienes han ayudado
en las colectas y el análisis discusión.
Este trabajo fue financiado por los proyectos CONACYT 27557-M, 27983-N y
DGAPA IN-218698.
REFERENCIAS
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