Lo que comenzó como una observación en bacterias aisladas de Cuatro Ciénegas, Coahuila, terminó por desafiar un paradigma de la microbiología. Investigadores del Cinvestav demostraron que la tinción de Gram, una de las técnicas más empleadas para clasificar bacterias, no siempre refleja la verdadera arquitectura celular de estos microorganismos, lo que obliga a replantear la interpretación tradicional de esta prueba.
La técnica permite distinguir microorganismos gracias a un proceso de tinción, donde tradicionalmente las bacterias grampositivas se teñían de púrpura y las gramnegativas de rosa. La explicación tradicional establece que las bacterias grampositivas poseen una pared celular gruesa capaz de retener el complejo formado con cristal violeta y yodo durante la tinción, por lo que adquieren una coloración púrpura. En contraste, las gramnegativas presentan una pared más delgada y una membrana externa adicional, lo que provoca que se tiñan de rosa.
Sin embargo, el estudio, publicado en Communications Biology, revista del grupo Nature, demostró que diversas especies bacterianas pertenecientes a la familia Bacillaceae se tiñen como gramnegativas, pero genómica y estructuralmente se comportan como grampositivas (poseen una sola membrana y una pared celular gruesa) y son susceptibles a antibióticos que normalmente solo afectan a las grampositivas.
Gabriela Olmedo Álvarez, investigadora del Cinvestav Irapuato y coautora del trabajo, explicó que encontraron bacterias que no parecían cumplir los criterios de la tinción de Gram, algo interesante desde el punto de vista microbiológico y que decidieron analizar con herramientas bioinformáticas.
“Reunimos 57 cepas bacterianas y datos genómicos provenientes de distintas colecciones alrededor del mundo para determinar si el fenómeno era exclusivo de ese ecosistema mexicano o si estaba presente en otros grupos bacterianos”, señaló Olmedo Álvarez.
Los resultados mostraron que no se trataba de una rareza local, ya que el comportamiento se repetía en otras bacterias relacionadas evolutivamente y pertenecientes al grupo conocido actualmente como la Bacillota, lo que revela una diversidad evolutiva mayor a la reconocida hasta ahora.
Para determinar que la técnica de tinción de Gram no se ajustaba con esas bacterias, se utilizaron distintas metodologías que incluyeron microbiología, análisis genómicos, bioinformática, microscopía electrónica y pruebas de sensibilidad a antibióticos.
Entre los hallazgos más relevantes destaca la ausencia del complejo BAM, una maquinaria molecular que caracteriza a las bacterias gramnegativas y que es responsable de ensamblar su membrana externa, lo que confirma que estas bacterias, a pesar de teñirse de rosa, no poseen dicha membrana. Otra evidencia fue la sensibilidad a la vancomicina, un antibiótico que normalmente no puede atravesar la membrana externa de las bacterias gramnegativas, pero que al aplicarlo a estas cepas resultaron susceptibles al compuesto, confirmando su arquitectura de membrana única.
La propuesta reconoce que el color observado durante la tinción no siempre refleja la arquitectura celular ni la historia evolutiva de las bacterias, lo que tiene implicaciones para la comprensión de la diversidad microbiana e incluso en el ámbito clínico. Una identificación incorrecta podría llevar a elegir antibióticos ineficaces, lo que es especialmente relevante en patógenos emergentes como Bacillus infantis.
Por ello, la investigación considera que la microbiología clínica deberá avanzar progresivamente hacia métodos basados en la identificación genética. Técnicas como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y la secuenciación permiten determinar con precisión la identidad de los microorganismos y reducir el riesgo de tratamientos inadecuados.
La investigación fue parte de la tesis doctoral de Norberto García Miranda y contó con la participación por parte del Cinvestav de Luis José Delaye Arredondo, director de la Unidad de Genómica Avanzada, Martha Espinosa Cantellano, investigadora del Departamento de Infectómica y Patogénesis Molecular, y Rogelio Hernández Tamayo, investigador del Instituto Max Planck de Microbiología Terrestre, en Alemania.