Poblaciones humanas y bacterianas. Semejanzas

11 julio. Día Mundial de la Población

El establecimiento de un día dedicado a la Población pretende destacar la espectacular evolución demográfica humana, fundamental en Sociología y Ecología. Cientos de siglos hasta alcanzar los mil millones de habitantes y en los últimos 200 años se han multiplicado por 7 veces.

Los estudios poblacionales, especialmente los dinámicos, abarcan periodos muy largos, con repercusiones sociales muy variadas, que imposibilitan el establecimiento de patrones científicos reproducibles. Por tanto es importante el estudio comparativo con poblaciones de otros seres vivos. Los más simples, las bacterias, pueden ofrecer modelos estables, eficientes y reproducibles.

La población humana

 Nos referimos generalmente a las personas que forman una comunidad o un conjunto de individuos (“universo” en Estadística). En este caso se pueden obtener datos de una muestra para sacar conclusiones generales del conjunto. Los términos población activa, escolar, dependiente, jubilada, etc., son de uso cotidiano y se refieren a subpoblaciones del “universo” considerado.

Su uso en sociología no siempre resulta fácil, porque son conjuntos dinámicos. Cambian continuamente de tamaño, edad, localización y relaciones entre ellos. Las “fotos fijas” de censos o recuentos en un momento dado, no encajan bien en la dinámica social. Los datos para comparaciones científicas corresponden a tiempos muy variables, a veces siglos de diferencia. Se buscan entonces semejanzas o tendencias, que no es poco, para estudiar el desarrollo.

 Desarrollo. Es la estrategia biológica evolutiva identificada con incremento de población y selección para resistir y sobrevivir. Globalmente parece que los seres humanos lo cumplen. Otra cosa es el impacto de los ecosistemas. Los seres humanos, como todos los organismos, viven “pegados al terreno”, al suelo, que es la parte abiótica del sistema, con diferencias geográficas, políticas, demográficas y sociales.

 Las relaciones con otros grupos y otras especies marcan la enorme diversidad del sistema  que  obliga a establecer tácticas diferentes. Por eso en muchas poblaciones se prima el control de la natalidad, las mejoras en  la calidad y expectativas de vida, etc., y se habla de desarrollo sostenible. Persigue cubrir las necesidades de una población sin poner en peligro las siguientes generaciones. Pero no contempla el incremento inmediato de población como objetivo biológico.

 La constitución del organismo humano a base de tejidos, subpoblaciones celulares, especializadas y coordinadas, siguen los mismos patrones de las poblaciones en general. Más elementales, pero con algunas características comunes, son las poblaciones de células bacterianas.

Población bacteriana

  El concepto de población adquiere gran importancia en Medicina para explicar la patogenia de la infección, tratamiento, diseminación, reemergencia de patógenos, variantes resistentes,  etc. Todo dentro del correspondiente ecosistema orgánico (microbiota de piel, boca, colon,…), ambiental u hospitalario. Pero está más arraigado en el laboratorio con la dinámica de poblaciones resistentes, subpoblaciones, interacciones, factores de crecimiento,… La medida, como en Demografía y Estadística, se realiza mediante “cotas”, censo, toma de muestras, el recuento correspondiente y la extrapolación al conjunto.

  Desarrollo. La estrategia bacteriana de supervivencia más llamativa y visible es el crecimiento numérico. En condiciones óptimas es exponencial. Algunas especies patógenas se multiplican por dos cada 18-20 minutos, pero solo en teoría. En la práctica, sobreviven en distintos ecosistemas a los que se tienen que adaptar. Su “suelo” (piel, dientes, pulmón, sondas, biomateriales,…) con características diversas, es el huésped, organismo biótico donde los patógenos se adaptan con tácticas diferentes. Aquí el crecimiento no es tan rápido, afortunadamente.

  El desarrollo sostenible, relativamente lento de los patógenos, obedece a varias tácticas frente a las defensas del huésped. El crecimiento en fase estacionaria o de declinación  y  los recrecimientos, son formas de resistencia y  adaptación al huésped, traducida en cronificación del proceso. Un crecimiento desequilibrado y dominante lleva a producir síntomas (tos, diarrea, etc.) para contagiar o la migración a otros órganos buscando nuevos recursos (diseminación o sepsis). Son tácticas garantes de la supervivencia.

 En el laboratorio es fácil medir el crecimiento exponencial en cultivo continuo o crecimientos más lentos en otras condiciones. El enturbiamiento o el crecimiento en velo de un caldo y las llamativas colonias sobre superficies sólidas son ejemplos de poblaciones bacterianas. Expresan miles de millones de individuos bacterianos que facilitan el estudio de la dinámica de poblaciones. Pueden considerarse patrones poblacionales comunes, con la ventaja de obtención de datos en muy cortos periodos de tiempo.

La densidad, una foto de población humana

 Traduce la agrupación de los individuos y se  define como habitantes por kilómetro cuadrado. España cuenta con una densidad de 94 habitantes (año 2020), moderada respecto al resto del mundo. Tiende a concentrarse con altas densidades en núcleos urbanos y preferentemente costeros a favor de factores como agua, alimentos, comunicaciones, industria, etc.

En el mundo hay 9 ciudades que, en pocos años, han superado los 20 millones de habitantes. Las ventajas sanitarias, culturales y laborales, entre otras, ejercen un atractivo definitivo en los movimientos migratorios. La población rural, más dispersa y envejecida, bajó del 50 % en 2007 y se estima que en 30 años quede reducida a un 34 %. La población urbana, más densa, más joven, mejor protegida, con mejor calidad de vida, resiste más, con mejores expectativas de vida.

A su vez, en cada núcleo de población se pueden separar subpoblaciones con diferencias marcadas en edad, adaptación ambiental, calidad de vida y tasas de natalidad y mortalidad. Por tanto las posibilidades de crecer, recolonizar, extinguirse, etc. son diferentes según su resistencia.

 Subpoblaciones etarias. Se representan en la llamada pirámide demográfica, que es irregular y diferente dependiendo del país o ciudad considerada. Su estudio es fundamental para entender evolución, necesidades, recursos, vulnerabilidad, resistencia,…Destaca la escasa resistencia de neonatos y lactantes, que tardan varios años en valerse por sí mismos a diferencia de otras especies. Todos los recursos se utilizan para el crecimiento corporal y maduración en todos los sentidos. En el otro extremo, vulnerable por otras causas, se representa la subpoblación anciana. Marcan las expectativas de vida y la resistencia poblacional, con profundas diferencias en función de los recursos de los diferentes países.

Lo mismo ocurre en las subpoblaciones celulares (inmaduras, funcionales, envejecidas) independientemente de su duración, en días como los leucocitos, o años como las neuronas.

La densidad- distribución bacteriana

Se mide como microorganismos/ gramo o mililitro de masa o fluido respectivamente (ver Carga microbiana). Se concentran en los productos contaminados y en la microbiota (piel y mucosas) antes de pasar a los tejidos y producir la infección. La densidad o carga oscila entre una concentración crítica, para poder competir, hasta cientos de millones de bacterias por gramo. Los patógenos supervivientes en una mucosa, competidores con la microbiota normal, la utilizan como escudo para sobrevivir, colonizar y prepararse para infectar.

 La alta densidad de población bacteriana es una de las estrategias para  resistir a las defensas de huésped y a los antibióticos. De hecho se habla del “efecto inóculo” cuando la actividad antibiótica está en relación inversa a la concentración bacteriana. La población bacteriana se defiende porque el antibiótico es hidrolizado o consumido por una masa bacteriana; aunque muchas mueran, otras quedan protegidas.

 La población de patógenos colonizadores, cuando encuentran la oportunidad, invaden, migran e infectan. En competencia con el huésped originan subpoblaciones en abscesos, granulomas o biofilms y, en casos extremos, diseminación sistémica (sepsis).

 La edad bacteriana difiere conceptualmente en algunos matices de la de células y organismos superiores. En teoría, el individuo bacteriano no envejece, porque se reproduce por bipartición y las dos células hijas resultantes se vuelven a dividir antes de envejecer. Pero esto ocurre solo durante la fase de crecimiento exponencial, cuyas características están condicionadas por el ecosistema. Luego se enlentece el crecimiento (fase estacionaria) o desciende (fase de declinación). En estas fases coexiste una subpoblación joven, de bacterias que siguen dividiéndose y otra  vieja, cada vez más numerosa conforme pasan los minutos. Las bacterias viejas dañadas, elongadas o de aspecto irregular, sin septos de división, son más vulnerables a las defensas del huésped.   

Colofón

  Las poblaciones humanas compuestas por los seres vivos más complejos y mejor estudiados siguen las estrategias de todos los seres vivos. ¿Por qué las bacterias, especialmente las patógenas humanas, por muy elementales que sean, tienen que ser diferentes? Además, las poblaciones humanas, las celulares de sus órganos  y las de bacterias patógenas interactúan en la infección. ¿Actúan sincronizadas? Los demógrafos y  sociólogos tienen la oportunidad de consolidar sus áreas científicas con la investigación poblacional bacteriana.