A simple vista, Escherichia coli no parece ser tan importante.
Sin embargo, esta célula con forma de píldora ha sido clave para nuestra comprensión de los procesos fundamentales de la vida (como la replicación del ADN y la transcripción). Gracias a su rápido crecimiento y adaptabilidad, E. coli ha liderado la lista de “organismos modelo” durante años, sin señales de perder su posición.
El rápido crecimiento y la facilidad de manipulación genética de E. coli la han convertido en un organismo modelo por excelencia.
Pero E. coli es solo una pequeña parte de un vasto mundo microbiano. Con los avances tecnológicos actuales, los científicos han descubierto una gran diversidad de bacterias que viven dentro, sobre y alrededor de nosotros. Con una atención excesiva en E. coli y otros microorganismos modelo, ¿qué nos estamos perdiendo? ¿Cuánto de lo que sabemos sobre E. coli se aplica realmente a las innumerables bacterias que habitan nuestro planeta? Estas preguntas han llevado a los investigadores a replantearse la fascinación por esta superestrella de la microbiología y a considerar qué organismos pueden—y deben—constituir modelos en el futuro.
E. coli: La Primera Supermodelo de la Microbiología
Hace casi 150 años, el científico Theodor Escherich aisló una bacteria en forma de bastón del intestino de un bebé. Esa bacteria era E. coli, y revolucionaría la ciencia.
E. coli es un microorganismo resistente con un tiempo de generación corto, requisitos de crecimiento flexibles y una gran capacidad de manipulación genética. Estas características facilitaron su adopción temprana en los laboratorios y siguen justificando su uso continuo. Comparte estos rasgos—es decir, crecimiento rápido y facilidad de manipulación—con otros organismos modelo, como la mosca de la fruta y el ratón. Los científicos estudian estos organismos para generar conocimientos extrapolables a otras especies.
“El mundo real es vasto”, señala Brett Baker, Ph.D., profesor asociado de biología integrativa y ciencias marinas en la Universidad de Texas en Austin. Para simplificar, los científicos suelen enfocarse en un grupo clave de organismos y aplicar los hallazgos al resto del mundo.
En este sentido, E. coli ha sido invaluable. Ha permitido descubrimientos fundamentales como el código genético, la regulación génica, la aleatoriedad de las mutaciones y la transferencia horizontal de genes. También ha sido crucial en la ingeniería genética y la biotecnología.
A medida que se ha estudiado más E. coli, se han desarrollado más herramientas y recursos para investigarla, lo que a su vez ha generado nuevos conocimientos que han permitido la creación de más herramientas y recursos. Este ciclo autoalimentado es común en los organismos modelo: los científicos los usan porque es más fácil trabajar con ellos, y cuanto más los usan, más accesibles se vuelven.
Cuando se le preguntó cómo E. coli llegó a ser tan dominante, Paul Jensen, Ph.D., profesor asistente de ingeniería biomédica en la Universidad de Michigan, mencionó la inercia. “Las cosas sobre las que sabemos mucho son aquellas para las que tenemos buenas herramientas”, explicó. “Todo en ciencia genera más preguntas de seguimiento, y eso solo sigue expandiéndose”.
Dominante en la Investigación, pero No en la Vida
Pero hay un problema: “Básicamente, todos los organismos modelo, los más estudiados y publicados, rara vez son abundantes en el ambiente”, advierte Baker. De hecho, a pesar de su estatus en la investigación, E. coli no suele ser un miembro dominante en las comunidades ambientales y generalmente existe en bajas cantidades en el microbioma humano. Existen excepciones: los bebés, por ejemplo, tienen una mayor población intestinal de E. coli que los adultos, y su concentración puede variar a lo largo de la vida.
Las tecnologías ómicas y de secuenciación han iluminado los rincones oscuros del mundo microbiano. Como resultado, se ha ampliado el repertorio de organismos con roles aún poco explorados o desconocidos en la maquinaria de la vida. Sin embargo, estos organismos reciben poca atención. Sabemos mucho sobre E. coli, pero no está claro cuánto de ese conocimiento es aplicable a bacterias no cultivadas o poco estudiadas que viven en comunidades diversas.
Investigación Sesgada Hacia unas Pocas Especies
Jensen analizó los datos para revelar qué tan inclinada está la investigación hacia unas pocas especies bacterianas. Contó cuántos artículos en la base de datos PubMed mencionaban alguna de las más de 43,000 especies bacterianas conocidas en su título o resumen.
Los resultados, publicados en un reciente preprint, muestran que casi el 74% de las especies nunca han sido el tema de una publicación. Entre las estudiadas, el 50% de todos los artículos se enfocan en solo 10 especies. Como era de esperar, E. coli ocupa el primer lugar, con el 21% (más de 300,000) de todos los artículos. Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa le siguen con el 8.8% y el 4.9% de los artículos, respectivamente. Además, la lista de bacterias estudiadas está sesgada hacia organismos relacionados con la salud humana, con menor representación de bacterias ambientales.
“Creo que el hallazgo más sorprendente es que estamos yendo en la dirección equivocada. Está empeorando”, comenta Jensen. A medida que se descubren nuevos microbios, tomará años construir una base de conocimiento decente sobre ellos, especialmente si E. coli y sus nueve bacterias más estudiadas continúan acaparando la atención.
“Nos estamos perdiendo muchas cosas fascinantes de la microbiología”, señala Jensen. “Hay bacterias con química interesante y que viven en ambientes extremos que simplemente nunca veremos, porque E. coli no se comporta de esa manera”.
Repensando los Organismos Modelo: Explorando Nuevas Bacterias y Comunidades
También es momento de reconsiderar qué es un modelo. Puede ser un organismo individual, como E. coli, pero también podría ser una comunidad de organismos que interactúan en su hábitat natural. Esto es más complejo, pero quizás más biológicamente relevante.
Baker aboga por desarrollar organismos modelo que representen mejor a las bacterias dominantes en diversos entornos.
Dado el gran número de microbios sin estudiar, los científicos pueden tener que mirar más allá de los modelos tradicionales. Jensen sugiere volver a la época en la que los científicos simplemente cultivaban microorganismos para observar su comportamiento antes de poder manipularlos genéticamente. “Tal vez necesitamos darnos un respiro y aceptar que está bien hacer ciencia de observación, incluso cuando tenemos herramientas para hacer ciencia más avanzada con los organismos modelo”.
Sin embargo, la mayoría de las bacterias del mundo son difíciles o imposibles de cultivar en laboratorio. Baker, que estudia comunidades microbianas en fuentes hidrotermales del océano profundo, explica que la razón por la que trabajamos con modelos es porque son fáciles de cultivar. Pero con herramientas como la metagenómica, metabolómica, transcriptómica y proteómica, ahora es posible aprender mucho sobre los microbios sin cultivarlos.
Además, la tecnología puede ayudar a analizar bacterias nunca antes vistas. Por ejemplo, la organización sin fines de lucro Align to Innovate ha desarrollado un sistema automatizado para cultivar 1,000 cepas microbianas en 1,000 condiciones diferentes. Jensen cree que la automatización de este tipo de estudios se volverá tan accesible como la genómica, permitiendo a los científicos explorar nuevas fronteras microbianas de manera más eficiente.
¿Será alguna de estas nuevas bacterias la próxima E. coli? Tal vez no. Pero quizás, ese sea precisamente el punto.
Texto original en inglés tomado de: American Society for Microbiology https://asm.org/Articles/2025/February/What-is-a-Model-Organism-Moving-Beyond-E-coli?fbclid=IwY2xjawIkaHdleHRuA2FlbQIxMQABHRLH57ZoK70-OAZL8SWMqox9gpApBPeMuS4ET5B0O0U_GYPQpFNyXWsGCQ_aem_xH3wpcvY8Q_CmGBNvPirdg
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