Pseudomonas aeruginosa es una gama-proteobacteria ambiental que puede colonizar un gran número de nichos ecológicos, llegándose a considerar incluso como ubicua, pero es también un patógeno oportunista para el hombre. Así, su gran versatilidad metabólica le permite sobrevivir en ambientes diversos y a la vez infectar a plantas y diversos animales, incluyendo al hombre, como se mencionó (1). _x000D_ Todas las personas estamos en contacto cotidiano con P. aeruginosa por lo que las infecciones por esta bacteria son un problema de salud muy importante, ya que los pacientes inmunocomprometidos por otro padecimiento se vuelven susceptibles a ser infectados. Esta bacteria representa pues, un problema de salud especialmente en los hospitales (2), y además es la primera causa de morbilidad y mortalidad en individuos con fibrosis quística, el padecimiento genético más frecuente en poblaciones caucásicas (3). Una característica de P. aeruginosa es su alta resistencia natural a antibióticos, lo que agrava el problema de las infecciones que causa y contribuye a su alta tasa de mortalidad. La expresión de muchos de los elementos involucrados en la virulencia de P. aeruginosa se encuentra regulada a nivel transcripcional por la llamada respuesta sensora de quórum (QSR) (4). _x000D_ El estudio genómico de P. aeruginosa se inició en 2000 cuando se reportó la secuencia del genoma de la cepa tipo PAO1, que es un aislado clínico (5). Actualmente se han secuenciado los genomas de cinco cepas de P. aeruginosa, todas ellas de origen clínico (6; www.pseudomonas.com). El análisis de estos genomas muestra que, a diferencia de otras bacterias como Escherichia coli el genoma de todas ellas comparte un gran número de genes arreglados de manera similar. Al conjunto de genes sinténicos conservados entre los distintos aislamientos de una bacteria se le conoce como genoma “central”, que en P. aeruginosa representa más del 90 % de los genes presentes en las cinco cepas, mientras que en E. coli, por ejemplo, es de un poco menos del 40% (7). En cada cepa particular de P. aeruginosa existen regiones intercaladas en el cromosoma circular que no pertenecen al genoma “central” y que codifican para muy diversas funciones. A estas regiones se les ha llamado regiones de plasticidad genómica y su presencia explica por qué esta bacteria tiene tan amplia versatilidad metabólica. _x000D_ La definición del genoma “central” se puede hacer sin secuenciar completamente el genoma de una cepa usando microarreglos con el DNA total de diversos aislamientos y los oligonucleótidos derivados de los 5,549 genes de la cepa PAO1, que están disponibles comercialmente (Affimetrix). Mediante este enfoque se analizaron 18 cepas, 4 de ellas ambientales, y se determinó que el genoma “central” representaba también más del 90% considerando a las cepas clínicas y ambientales (8). Un hallazgo sorprendente de este trabajo, que también fue reportado al obtener la secuencia parcial de tres cepas, una de ellas ambiental (9), es que los genes que codifican para los factores de virulencia están presentes en todas las cepas ambientales, es decir no existen islas de patogenicidad características de las bacterias que son aislados clínicos, ni características de algún tipo de infección (pulmones de pacientes con fibrosis quística, sangre, vías urinarias, ojo, oído etc.). Esto es, el genoma central de P. aeruginosa incluye a los genes involucrados en la virulencia de la bacteria, que en su mayoría están regulados por la QRS, como se mencionó anteriormente. La conservación de estos genes es sorprendente ya se esperaría que las bacterias perdieran los genes que parecen tener un bajo valor adaptativo cuando se encuentran viviendo en medios como el mar o ambientes oligotróficos, por ejemplo. Es posible, sin embargo, que los genes de virulencia y la QSR se conserven porque P. aeruginosa es capaz de infectar diversos organismos como insectos, gusanos y plantas (1) que pueden encontrarse en todos los ambientes. _x000D_ Por otra parte, se conoce que las cepas clínicas y ambientales aisladas de una misma localidad son comunes. Es decir, pareciera que P. aeruginosa representa una sola población que puede subsistir en diversos nichos, incluyendo el que representan las personas inmunocomprometidas. Esta conclusión se ve apoyada por la presencia de una “isla” de genes que codifican para la degradación de terpenos de plantas, en el genoma de una cepa aislada de un paciente con fibrosis quística (6). _x000D_ La QSR ha sido principalmente estudiada en la cepa PAO1 (10), aunque hay algunos reportes de estudios de la QSR usando otras cepas, como la PA14 de la que también se ha secuenciado el genoma (www.pseudomonas.com). Aunque se conoce que tanto los genes regulatorios que participan en esta complicada red regulatoria, como sus blancos estructurales forman parte del genoma central de P. aeruginosa, se desconoce si se expresan de manera similar o si hay diferencias funcionales que puedan correlacionarse con el nicho ecológico del que se aisló cada cepa. Las conclusiones acerca de que las cepas de P. aeruginosa clínicas y ambientales representan una sola población se han obtenido a partir del análisis de aislamientos clínicas y de aquellos obtenidos de ambientes “cercanos” a las personas, pero hasta el momento no se ha realizado un análisis genómico de cepas aisladas del mar o de ambientes extremos. Bien pudiera ser que las cepas que no han estado en contacto con el humano pudieran tener características genómicas particulares o respondieran de manera distinta a determinadas condiciones, como la temperatura. Por ejemplo, podrían no expresar los factores de virulencia a 37 grados, si los organismos a los que infectan no fueran mamíferos. El análisis de la secuencia genómica de una cepa marina ID4365 (11) y de otra (M10) aislada de una poza de Cuatro Ciénegas Coahuila (que es un ambiente muy particular como se describirá más adelante), así como el estudio de las condiciones de expresión de la QSR son precisamente parte de los objetivos de este proyecto de investigación. _x000D_ El sistema lagunar de Cuatro Ciénegas Coahuila representa un ecosistema único en el mundo ya que corresponde a un ambiente marino que, debido a los cambios geológicos, quedó localizado en medio del desierto de Chihuahua (12). Estas lagunas contienen un bajísimo contenido de fosfato, y son en general oligotróficas y con un alto contenido de sulfatos. Así pues hay gran cantidad de endemismos y las bacterias que habitan este lugar son un modelo extraordinario para estudios evolutivos y ecológicos._x000D_ Actualmente existen dos grandes escuelas de pensamiento en el caso de la evolución bacteriana (13), una de ellas sostiene que aunque las bacterias presentan particularidades en cuanto a los mecanismos de transferencia del material genético entre individuos que pueden incluso no estar relacionados filogenéticamente, la evolución es del tipo Mendeliano; es decir la adaptación al medio ambiente y la selección natural son las fuerzas determinantes en su evolución (14). La segunda escuela de pensamiento, sin embargo, sostiene que su evolución está determinada fundamentalmente por la frecuencia de recombinación entre los individuos más parecidos genéticamente entre sí, y que debido a la alta tasa de intercambio horizontal que tienen las bacterias no es posible establecer árboles filogenéticos de todo el cromosoma bacteriano (15). Una de las diferencias fundamentales de estas dos escuelas de pensamiento es que en el caso de la primera se propone la existencia de un ancestro común entre dos “especies” bacterianas, mientras que en el caso de la segunda, se plantea que este ancestro nunca existió, pues cada “especie” es en realidad un mosaico de historias evolutivas._x000D_ Dentro de un proyecto que tiene objetivo el aislamiento y caracterización de Pseudomonas productoras de biosurfactantes de Cuatro Ciénegas, se aisló una cepa (CCC17A) que produce ramnolípidos, (biosurfactantes típicamente producidos por P. aeruginosa) y que presenta diversos genes que pertenecen al genoma central de P. aeruginosa, como aquellos que codifican para factores de virulencia regulados por la QSR de esta bacteria (Rosario Morales, Facult

Las principales contribuciones de este proyecto serán:_x000D_ 1. Aportar datos que permitan entender si existe alguna diferencia a nivel genómico entre las cepas de Pseudomonas aeruginosa que están en contacto estrecho con el hombre, y las aisladas de otro tipo de ambientes como el mar y una de las pozas de Cuatro Ciénagas Coahuila. Esto permitirá discernir si realmente no hay diferencias genómicas entre las cepas clínicas y las ambientales, de modo que se puede considerar a todos los miembros de esta especie bacteriana como una sola población, o si existen algunas diferencias que pudieran sugerir que aún compartiendo gran parte del genoma, las cepas ambientales son una subpoblación especializada para subsistir en ciertas condiciones. _x000D_ 2. Determinar si la expresión diferencial de los factores de virulencia de P. aeruginosa a 37°C y 30°C se presenta en cepas aisladas de ambientes en los que no están en contacto estrecho con el hombre. Si esta termorregulación sólo existiera en los aislamientos clínicos, sería una evidencia de la existencia de subpoblaciones de P. aeruginosa, aquellas que pertenecerían a las cepas “puramente” ambientales, y las que podrían vivir en el medio ambiente y también causar enfermedad en el hombre._x000D_ 3. Aportar evidencia que permita establecer si la cepa Pseudomonas sp CCC17A puede considerarse como un ancestro evolutivo de Pseudomonas aeruginosa mediante la secuenciación de su genoma, ya que si no presenta un genoma que se parezca en gran parte al de P. aeruginosa, sino sólo se encuentran ciertos genes característicos de esta bacteria, podría concluirse que es un mosaico producto de recombinación. Este resultado apoyaría la escuela de pensamientos que dice que las bacterias no siguen las reglas “mendelianas” de la evolución. _x000D_