Los «detectives» biológicos están siguiendo bajo las amenazas bióticas tales como las bacterias que causan la tularemia («fiebre del conejo»), pero constantemente hacen frente al desafío de evitar falsos positivos dada la vigilancia bacteriológica. Suena la alarma sobre un bioataque, sólo para encontrar que es un pariente inofensivo del mismo género, reduciendo la credibilidad y la confianza pública. Un nuevo trabajo en el Laboratorio Nacional de Los Alamos está reduciendo la confusión sobre la bacteria Francisella, algunas de las cuales incluyen patógenos humanos y animales altamente virulentos, patógenos de peces, patógenos humanos oportunistas, endosimbiontes de garrapatas y aislamientos de vida libre que habitan aguas salobres.
«La discriminación exacta entre las subespecies virulentas de F. tularensis y la abundante F. novicida y sus parientes es absolutamente crítica para el éxito futuro de las actividades de vigilancia biológica y de atribución«, dijo el biólogo Jean-Jacques Challacombe, autor principal del artículo sobre este tema. La vigilancia biológica, como la realizada por el Departamento de Seguridad Nacional de los Estados Unidos y el Departamento de Defensa, proporciona alertas tempranas de brotes de enfermedades infecciosas, exposiciones ambientales peligrosas o posibles ataques bioterroristas al detectar tendencias de importancia para la salud pública.
El género Francisella incluye varias especies reconocidas, especies potenciales adicionales y otros representantes que habitan una gama de nichos ecológicos increíblemente diversos, pero no están estrechamente relacionados con las especies nombradas. Muchos de ellos no causan problemas para los seres humanos o el ganado. F. tularensis, sin embargo, es un patógeno zoonótico altamente virulento (se extiende de animales a humanos) que causa tularemia. Debido a los esfuerzos de armamento en las guerras mundiales anteriores, se considera un primer nivel (más grave) agente biológico.
La mala, F. tularensis subespecie tularensis (Tipo A), se encuentra exclusivamente en América del Norte y es la más virulenta, causando la enfermedad tularemia. Puede producir úlceras en la piel, dolor en el pecho y dificultad para respirar.
El equipo ha identificado varios plásmidos aparentemente crípticos -que son estructuras lineales o circulares de ADN bicatenario capaz de existir fuera del cromosoma- en los genomas secuenciados de tres especies de Francisella ambientales comúnmente encontradas. Estos plásmidos proporcionan características filogenéticas y genómicas adicionales que diferencian las cepas patógenas de F. tularensis de las especies clínicas y medioambientales cercanas al vecino que no son agentes bioturinantes.
«Nuestro trabajo muestra que de los más de 120 genomas de Francisella que se han secuenciado, sólo unos pocos contienen plásmidos. Esto se convierte en una señal muy útil para los investigadores, añadiendo rasgos genómicos que pueden evitar la identificación errónea de parientes bacterianos que pasan a compartir una genética similar perfil», dijo. Las encuestas ambientales indican que F. novicida y cepas similares son ampliamente distribuidas y abundantes en diversos ambientes en los Estados Unidos y, lo que es más importante, es probable que este grupo sea una fuente de falsos positivos ambientales para F. tularensis que han ocurrido en sistemas de vigilancia.
Para realizar el análisis, el equipo secuenció genomas de muestras de agua de mar en la zona de Galveston Bay, Texas (F. novicida-like), algunas muestras clínicas humanas (F. novicida AZ06-7470 y F. opportunistica), agua de un ambiente cálido primavera (F. novicida) y una forma aislada de un sistema de aire acondicionado (F. frigiditurris). Varias de las cepas de Francisella que contenían plásmidos fueron secuenciadas por el grupo de Ciencias del Genoma en la División de Biociencia en Los Alamos.
«Sólo unos pocos miembros del género Francisella portan plásmidos, que incluyen varias cepas de F. novicida, y encontramos que todos los plásmidos aparentemente eran crípticos, codificando funciones potencialmente implicadas en la replicación, la transferencia conyugal y la partición, algunas funciones que podrían ser importante para la supervivencia ambiental, y algunas proteínas hipotéticas a las que una función no podría ser asignada», dijo Challacombe.
Según la conclusión publicada por Challacombe y sus coautores Cheryl Kuske y Segaran Pillai, «mientras que los plásmidos bacterianos pueden llevar rasgos que aumentan la supervivencia de las células huésped e influyen en la evolución bacteriana, los plásmidos crípticos codifican pocas funciones distintas a las necesarias para replicarse y movilizarse; ningún beneficio obvio para las células huésped que los llevan, los plásmidos crípticos son en cierto modo un enigma… Nuestros resultados comparando los plásmidos crípticos en diversos genomas de Francisella muestran que también se encuentran en aislamientos clínicos.
Estos resultados proporcionan una nueva comprensión de la variabilidad fenotípica y complejas relaciones taxonómicas entre las especies conocidas de Francisella, y también nos dan nuevas características de plásmido para utilizar en la caracterización de grupos de especies relacionadas.
Hay muchos cultivos Francisella aislamientos para los que todavía no tienen secuencia genómica, señalan los investigadores. Sólo a través de la secuenciación y la comparación de muchos más aislados de Francisella medioambiental y cercano a su vecino, los investigadores serán capaces de identificar características genómicas adicionales que permitan discriminar con exactitud entre los distintos grupos de especies.
