Microbioma en aguas residuales: una herramienta de alerta microbiológica temprana
Introducción
En las últimas décadas, se ha observado un incremento en la frecuencia y la magnitud de los brotes de enfermedades infecciosas, fenómeno que ha sido relacionado con factores como la urbanización acelerada, la alta densidad de población, la globalización y la presión sobre los ecosistemas (1).
En este contexto, las grandes ciudades se han convertido en puntos críticos para la transmisión de enfermedades, lo que plantea la necesidad de desarrollar sistemas capaces de detectar señales de riesgo de forma temprana.
Más allá de la vigilancia microbiológica tradicional
Tradicionalmente, la vigilancia epidemiológica se ha basado en la detección de patógenos en pacientes sintomáticos y en el seguimiento de casos clínicos confirmados.
Este enfoque sigue siendo fundamental, pero presenta limitaciones relevantes:
- Puede no detectar infecciones asintomáticas.
- Puede retrasar la identificación de microorganismos emergentes.
- Ofrece una visión parcial en fases tempranas de propagación.
Estas limitaciones han impulsado la búsqueda de estrategias complementarias que permitan anticipar la aparición de riesgos sanitarios.
Las aguas residuales como espejo microbiológico de la población
Las aguas residuales representan una matriz de gran valor para la vigilancia microbiológica a nivel poblacional ya que recogen de forma agregada y anónima información biológica de toda la comunidad. Esto permite observar señales de circulación de microorganismos antes de que sean detectados clínicamente.
Durante la pandemia de COVID-19, este enfoque demostró su utilidad al permitir anticipar la circulación de SARS-CoV-2 en la población antes del aumento de los casos diagnosticados (2). Desde entonces, la epidemiología basada en aguas residuales ha ganado relevancia como herramienta complementaria en salud pública.
Del análisis dirigido al estudio del microbioma
Hasta ahora, gran parte de estos análisis se han basado en métodos dirigidos, centrados en la detección de microorganismos concretos. Sin embargo, el verdadero potencial de esta aproximación se amplía con el análisis de microbioma mediante metagenómica.
A diferencia de los enfoques tradicionales, la metagenómica permite:
- Analizar el contenido genómico total de una muestra.
- Detectar simultáneamente bacterias, virus, parásitos y hongos.
- Identificar genes de resistencia antimicrobiana.
- Comprender la dinámica del ecosistema microbiano de forma integral.
Esta estrategia abre la puerta a una vigilancia mucho más amplia, capaz de detectar qué está ocurriendo en el ecosistema microbiano en su conjunto (3).
Nuevas señales microbiológicas en entornos urbanos
Los estudios metagenómicos más recientes están mostrando hasta qué punto las aguas residuales son una fuente extraordinariamente rica de información microbiológica.
Gracias a estrategias avanzadas de ensamblaje, ya se han identificado miles de genomas microbianos en este tipo de muestras, incluyendo numerosas especies que hasta ahora no se habían descrito. Pero el valor de este enfoque no está solo en descubrir qué microorganismos están presentes, sino también en entender cómo evoluciona esa comunidad con el tiempo.
En este sentido, la metagenómica permite::
- Detectar patrones temporales y estacionales.
- Identificar cambios en la composición microbiana.
- Observar episodios de proliferación de determinados microorganismos.
Además, estos análisis están empezando a ofrecer una visión más profunda de cómo se estructuran estas comunidades. Por ejemplo, los análisis de redes de co-abundancia muestran que los microorganismos de origen intestinal humano tienden a agruparse en comunidades diferenciadas, y que esa señal puede relacionarse con marcadores de contaminación fecal humana como crAssphage (4).
Junto a ello, la metagenómica también está permitiendo detectar taxones de elevado interés clínico, incluidos algunos asociados al grupo ESKAPE, como Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii o Pseudomonas aeruginosa. Estos resultan especialmente relevantes por su vínculo con genes de resistencia frente a familias de antibióticos ampliamente utilizadas, como betalactámicos, macrólidos, tetraciclinas o sulfonamidas y por ser capaces de sobrevivir a los tratamientos convencionales de aguas residuales (5).
De residuo a herramienta estratégica de vigilancia
El análisis de microbioma en aguas residuales representa un importante avance en los sistemas de vigilancia microbiológica porque permite pasar de un enfoque reactivo, centrado en la detección de casos, a una aproximación más amplia y preventiva.
Conclusión
El microbioma en aguas residuales se está consolidando como una herramienta clave para la detección temprana de riesgos sanitarios.
Gracias a la metagenómica, es posible obtener una visión global del ecosistema microbiano y anticipar cambios relevantes antes de que se manifiesten clínicamente.
Este enfoque abre nuevas oportunidades para reforzar la vigilancia epidemiológica y avanzar hacia sistemas de salud más preventivos y basados en datos.
1- https://doi.org/10.1038/s41467-025-65208-x
3- https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.173862
4- https://doi.org/10.1038/s41467-024-51957-8
5- 10.3390/microorganisms12061231
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