La proliferación de la resistencia a los antibióticos a menudo se plantea como un problema de uso clínico excesivo de antibióticos. Pero un creciente conjunto de pruebas apunta a un factor menos visible: las prácticas agrícolas. Un nuevo estudio publicado en Nature Communications muestra que la diversidad de pesticidas aplicados al suelo, no solo su presencia, enriquece activamente los genes de resistencia a los antibióticos (ARG) a través de dos mecanismos biológicos fundamentalmente diferentes.
El hallazgo tiene implicaciones sobre cómo regulamos y gestionamos los cientos de agroquímicos que se aplican a las tierras agrícolas en todo el mundo.
el experimento
Investigadores de la Academia de Ciencias de China e instituciones colaboradoras llevaron a cabo un experimento de bloques de campo aleatorios de tres años de duración en la Estación de Investigación del Ecosistema de Ecotonos de Estepa y Bosque de Erguna, en el noreste de China. Crearon 96 cuadrantes (4 m2 cada uno) en 16 combinaciones de tratamientos aplicando de 0 a 4 pesticidas diferentes en dosis agrícolas estándar.
Los cuatro pesticidas fueron: ometoato (insecticida), azoxistrobina + propiconazol (fungicida), clorpirifos (insecticida) y mefenoxam + mancozeb (fungicida), todos ampliamente utilizados en la agricultura mundial.
Para distinguir entre bacterias que simplemente estaban presentes y aquellas que traducían proteínas activamente, el equipo utilizó BONCAT (etiquetado de aminoácidos no canónicos bioortogonales) combinado con clasificación de células activadas por fluorescencia y secuenciación metagenómica. La fracción bacteriana activa aumentó del 18,87% en el suelo no tratado al 40,47% en la mayor diversidad de pesticidas.
Dos mecanismos, un resultado
El hallazgo central es que la diversidad de pesticidas impulsa el enriquecimiento activo de ARG a través de dos vías:
Baja diversidad: Cuando solo se aplicaron uno o dos pesticidas, el mecanismo dominante fue la co-selección mediante bombas de eflujo en Acinetobacter baumannii. Este patógeno oportunista, más conocido por las infecciones adquiridas en hospitales, floreció bajo regímenes de pesticidas de baja diversidad. De los 604 ARG identificados en A. baumannii en todas las muestras, el 37,82 % eran genes de bomba de eflujo que abarcaban cinco familias (MFS, RND, MATE, ABC, SMR). La abundancia de la bacteria se elevó significativamente en tratamientos de baja diversidad y se correlacionó positivamente con los niveles totales de ARG activos (R2 = 0,12, P = 0,019).
Alta diversidad: Cuando se aplicaron tres o cuatro pesticidas simultáneamente, el mecanismo cambió. Las especies reactivas de oxígeno (ROS) elevadas y las respuestas al estrés SOS en la comunidad bacteriana promovieron la transferencia horizontal de genes (HGT) de ARG entre especies. Esto fue validado mediante experimentos de cultivo. Los tratamientos de alta diversidad enriquecieron un conjunto diferente de genes de resistencia (aquellos que confieren resistencia a la novobiocina, betalactámicos, tetraciclinas, mupirocina, pleuromutilina-tiamulina, polimixinas, vancomicina y rifamicina) junto con un aumento de elementos genéticos móviles y genes de factores de virulencia.
¿Qué hace que esto sea significativo?
Si bien los niveles totales de ARG no cambiaron significativamente entre los tratamientos, la fracción activa de ARG sí lo hizo, y de manera espectacular. Esta distinción es importante porque sólo los genes de resistencia expresados activamente representan una amenaza clínica inmediata. Un gen de resistencia que permanece latente en el suelo es menos preocupante que uno que se transcribe, replica y potencialmente transfiere activamente a patógenos.
El estudio también identificó ARG activos específicos de alto riesgo, incluidos tolC y vatE, que se enriquecieron con una mayor diversidad de pesticidas. Estos genes confieren resistencia a múltiples clases de fármacos y ya son preocupaciones clínicas.
Las interacciones entre mezclas eran complejas. Dentro de los tratamientos de baja diversidad, ciertas combinaciones de pesticidas (particularmente azoxistrobina-propiconazol combinado con mefenoxam-mancozeb) produjeron niveles de ARG activos desproporcionadamente altos. La regresión multifactorial con 10.000 iteraciones de arranque mostró que los cuatro pesticidas tuvieron efectos principales positivos significativos, mientras que algunas interacciones bidireccionales fueron antagónicas, pero las interacciones de orden superior (de tres y cuatro vías) fueron significativamente positivas.
Limitaciones e implicaciones
El estudio se realizó en un único sitio de campo en el noreste de China, por lo que la generalización a diferentes tipos de suelos y climas es limitada. Los cuatro pesticidas probados, si bien son comunes, no representan toda la diversidad de agroquímicos que se utilizan a nivel mundial. El enfoque BONCAT-FACS captura la actividad traslacional pero puede pasar por alto células latentes pero viables. Y la duración de tres años, si bien es larga para un experimento de campo, es corta en relación con la persistencia decenal de algunos pesticidas en el suelo.
Sin embargo, el hallazgo de que la diversidad de pesticidas (no sólo la carga total) impulsa la resistencia a través de distintos mecanismos sugiere que los enfoques regulatorios que se centran en las aprobaciones de pesticidas individuales pueden pasar por alto un importante efecto de interacción. Un fungicida que es seguro de forma aislada puede convertirse en un factor de resistencia cuando se aplica junto con un insecticida.
Fuentes
Wang YF, Xu JY, Liu Y, et al. “Mecanismos divergentes de enriquecimiento de genes de resistencia activa a antibióticos en el suelo impulsados por la diversidad de pesticidas”. Comunicaciones de la naturaleza (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-75445-3
Traducido por Alessandra