Cómo los científicos domesticaron una bacteria asesina y la convirtieron en un negocio multimillonario
Una cena mortal, una investigación militar y una mutación genética inesperada forman parte de la extraordinaria historia de la bacteria «Clostridium botulinum». Un nuevo estudio reconstruye cómo décadas de cultivo en laboratorio transformaron uno de los microbios más peligrosos del mundo en una fábrica de la toxina que hoy se utiliza para tratar enfermedades y borrar arrugas.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Foto de Anna Shvets
En 1919, una elegante cena organizada en Detroit por el industrial Murray Sales y su esposa terminó en tragedia. Cinco personas murieron después de consumir unas aceitunas en conserva procedentes de California. Entre las víctimas se encontraban dos hijos del matrimonio, un invitado y dos empleadas del hogar.
No fue un episodio aislado: otras nueve personas fallecieron en dos estados estadounidenses por intoxicaciones relacionadas con aquellas aceitunas. El responsable era un enemigo invisible que había encontrado en los alimentos conservados un lugar perfecto para multiplicarse: la bacteria Clostridium botulinum, productora de una de las sustancias más letales que existen en la naturaleza. Hablamos de la toxina botulínica, causante del botulismo.
Más de un siglo después, aquella misma bacteria está detrás de uno de los productos más conocidos de la medicina estética: el bótox. Sus derivados también se utilizan para tratar trastornos neurológicos, espasmos musculares y otras enfermedades. La paradoja es extraordinaria: una sustancia capaz de provocar una parálisis mortal se ha convertido, administrada en cantidades minúsculas y bajo control médico, en una herramienta terapéutica de enorme valor.
Pero ¿cómo se produjo semejante transformación? ¿Cómo pasó una bacteria temida por la industria alimentaria a convertirse en una aliada de la medicina y en la base de un negocio multimillonario?
Un equipo internacional de científicos acaba de reconstruir esta historia siguiendo un rastro que permanecía oculto en el ADN del microorganismo. El trabajo, publicado en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), revela que más de noventa años de cultivo y selección humana modificaron profundamente una estirpe de la bacteria, hasta convertirla en un organismo extraordinariamente adaptado a vivir en el laboratorio y producir grandes cantidades de toxina botulínica.
Y lo más sorprendente es que buena parte de ese proceso de domesticación ocurrió sin que los científicos fueran conscientes de ello.
Una bacteria diseñada por la evolución para sobrevivir
Para entender la importancia del descubrimiento hay que empezar por la biología de la Clostridium botulinum. Este microorganismo prospera en ambientes pobres en oxígeno y puede formar esporas, estructuras extraordinariamente resistentes que le permiten sobrevivir cuando las condiciones se vuelven desfavorables.
Las esporas funcionan a modo de cápsulas de supervivencia. La bacteria permanece en estado latente hasta que encuentra un ambiente adecuado para volver a crecer. Eso puede suceder, por ejemplo, en conservas mal elaboradas, donde la ausencia de oxígeno y determinadas condiciones de temperatura, acidez y humedad facilitan su desarrollo.
El verdadero peligro aparece cuando la bacteria produce la neurotoxina botulínica, conocida científicamente como BoNT. Esta proteína interfiere en la comunicación entre los nervios y los músculos al impedir la liberación de acetilcolina, un neurotransmisor indispensable para la contracción muscular.
Sin esa señal química, los músculos dejan de responder. En los casos graves de botulismo, la parálisis puede alcanzar los músculos respiratorios y provocar la muerte por insuficiencia respiratoria.
La potencia de la toxina resulta difícil de imaginar. Gramo por gramo, se encuentra entre las sustancias naturales más tóxicas conocidas. Sin embargo, esa misma capacidad para bloquear selectivamente la actividad muscular es la que explica su utilidad médica cuando se administra de forma localizada, purificada y en dosis cuidadosamente controladas.
La clave estaba en aprender a producirla y utilizarla sin desencadenar sus efectos devastadores.
Imagen de microscopía electrónica coloreada de una espora de Clostridium botulinum. Estas estructuras altamente resistentes permiten a la bacteria sobrevivir en condiciones adversas y, cuando el entorno es favorable, germinar y producir la peligrosa toxina botulínica. Cortesía: IFR
El banquete que puso en marcha una revolución científica
Las muertes provocadas por las aceitunas contaminadas en 1919 tuvieron consecuencias que fueron mucho más allá de las familias afectadas.
Estados Unidos vivía una expansión de la industria conservera, y las intoxicaciones amenazaban con destruir la confianza de los consumidores. Las autoridades de California endurecieron los requisitos de tratamiento térmico de los alimentos, y los investigadores comenzaron a estudiar sistemáticamente las bacterias responsables del botulismo.
Uno de aquellos científicos fue Ivan Clifford Hall, bacteriólogo de la Universidad de California, que reunió una extensa colección de microorganismos anaerobios, o sea, capaces de vivir sin oxígeno.
Entre sus muestras se encontraba una estirpe de Clostridium botulinum que acabaría haciendo historia.
La microbióloga estadounidense Elizabeth McCoy, de la UW-Madison, estudió distintas bacterias de aquella colección y descubrió que una de ellas destacaba por su capacidad para producir cantidades excepcionalmente elevadas de toxina botulínica. Aquella variante terminó conociéndose sencillamente como Hall A, en homenaje al científico que había contribuido a conservarla.
Era una peculiaridad de enorme interés para los investigadores. Conseguir suficiente toxina purificada resultaba complicado, y disponer de una bacteria especialmente productiva abría posibilidades que entonces apenas comenzaban a explorarse.
➡️ Nadie podía imaginar que aquel microorganismo terminaría relacionado con la Segunda Guerra Mundial, las operaciones clandestinas de la CIA y una de las mayores industrias de la medicina estética.
El bacteriólogo estadounidense Ivan Clifford Hall, pionero en el estudio de Clostridium botulinum. Su colección de bacterias permitió identificar la estirpe Hall A, que décadas después se convertiría en una fuente fundamental de toxina botulínica para aplicaciones médicas y estéticas. Cortesía: Smithsonian
De las conservas a las armas biológicas
En 1942, en plena Segunda Guerra Mundial, la estirpe Hall A llegó a Camp Detrick, en Maryland, donde el Ejército estadounidense desarrollaba investigaciones sobre armas biológicas y medidas de protección frente a ellas.
La toxina botulínica despertaba un interés militar evidente: su extraordinaria toxicidad la convertía en una amenaza potencial, pero también en un agente que era necesario conocer para fabricar antitoxinas y vacunas.
Los investigadores militares utilizaron la bacteria para obtener toxina en grandes cantidades y avanzar en su purificación. Según recoge el estudio publicado en PNAS, el programa llegó a producir aproximadamente un millón de unidades destinadas a vacunar a unos 300.000 militares ante la posibilidad de ataques biológicos durante la preparación del desembarco de Normandía.
La historia tiene también un capítulo propio de una novela de espionaje.
A comienzos de la década de 1960, la CIA contempló un plan para asesinar a Fidel Castro utilizando toxina botulínica con la que pretendía contaminar una caja de puros destinada al dirigente cubano. La operación no llegó a ejecutarse.
Estados Unidos renunció oficialmente a su programa ofensivo de armas biológicas en 1969 y, tres años después, firmó la Convención sobre Armas Biológicas, el primer tratado de desarme multilateral que prohibía la producción de una categoría completa de armas.
Pero la investigación sobre la toxina no desapareció. Al contrario: una parte de aquel conocimiento y de los cultivos bacterianos pasó a los laboratorios universitarios.
Y ahí comenzó otro capítulo de la historia.
Cuando el veneno se convirtió en medicamento
Tras el abandono del programa militar, algunos de los descendientes de la estirpe Hall A llegaron a la Universidad de Wisconsin, donde los científicos continuaron investigando cómo obtener y purificar la neurotoxina.
La variante utilizada allí recibió el nombre de Hall A-hyper, por su extraordinaria producción de toxina. El término hyper aludía a su elevado rendimiento, aunque hoy sabemos que aquella bacteria escondía otra característica mucho más inesperada.
Mientras tanto, el oftalmólogo estadounidense Alan Scott exploraba una idea que parecía revolucionaria: utilizar pequeñas cantidades de toxina botulínica para relajar determinados músculos oculares y corregir el estrabismo, una alteración que impide alinear correctamente ambos ojos.
Los primeros experimentos abrieron el camino a los ensayos clínicos en seres humanos. La toxina podía paralizar temporalmente músculos concretos sin necesidad de recurrir siempre a intervenciones quirúrgicas.
➡️ En 1989, la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) autorizó el primer tratamiento con toxina botulínica para el estrabismo y el blefaroespasmo, un trastorno caracterizado por contracciones involuntarias de los músculos que rodean los ojos.
Había nacido una nueva familia de medicamentos.
Sin embargo, algunos pacientes comenzaron a comunicar a sus médicos efectos que nadie había buscado inicialmente.
«Algunos de estos pacientes decían: “Ah, y por cierto, doctor, me ha desaparecido la migraña y también las arrugas de la cara”», recuerda Andy Pickett, microbiólogo británico que participó en el desarrollo de aplicaciones farmacéuticas de la toxina, en declaraciones recogidas por la revista Science.
Aquella observación contribuyó a impulsar nuevas investigaciones.
La explicación de su efecto estético era relativamente sencilla: al bloquear temporalmente la contracción de ciertos músculos faciales, la toxina suavizaba las arrugas de expresión que aparecen alrededor de los ojos, en la frente y entre las cejas.
El bótox acabó convirtiéndose en un fenómeno mundial. Hoy existen numerosos preparados comerciales basados en toxinas botulínicas, utilizados tanto en medicina estética como en neurología y otras especialidades. Como dato curioso cabe decir que el mercado global de toxina botulínica se sitúa entre 13.000 y 14.000 millones de dólares.
Pero detrás de ese éxito había un misterio evolutivo sin resolver.
Paul Keim, microbiólogo de la Universidad del Norte de Arizona y autor principal del estudio que revela cómo décadas de cultivo en laboratorio transformaron la bacteria Clostridium botulinum en una importante herramienta para la medicina y la industria farmacéutica. Cortesía: Josh Biggs/NAU.
El ADN desvela una domesticación invisible
El nuevo estudio está dirigido por Paul Keim, microbiólogo de la Universidad del Norte de Arizona, y cuenta entre sus autores con el biólogo evolutivo Richard Lenski, de la Universidad Estatal de Míchigan, y el especialista en genómica microbiana.
Para reconstruir la historia evolutiva de Hall A, los investigadores analizaron información genómica de más de mil bacterias relacionadas. El conjunto principal incluyó 1.104 genomas con los que elaboraron un árbol genealógico del microorganismo.
Su objetivo era identificar los parientes más próximos de la estirpe utilizada por el Ejército estadounidense y descubrir qué había cambiado durante décadas de cultivo.
El resultado fue del todo inesperado.
La rama evolutiva correspondiente a Hall A aparecía extraordinariamente alargada en comparación con las de sus parientes más cercanos. Era como si, durante un periodo relativamente breve, aquella bacteria hubiera acumulado muchas más modificaciones genéticas de las habituales.
«Eso me recordó lo que habíamos observado en nuestros experimentos», explica Lenski en Science. El investigador se refería a uno de los experimentos de evolución más famosos de la biología moderna, que comenzó en 1988 y que sigue estudiando cómo evolucionan poblaciones de la bacteria Escherichia coli, generación tras generación.
En aquel experimento, algunas poblaciones desarrollaron mutaciones que alteraban los mecanismos encargados de corregir errores en el ADN. Como consecuencia, comenzaron a acumular nuevas mutaciones a una velocidad superior a la normal.
Lenski sospechó que podía estar ocurriendo algo parecido con Hall A.
Y acertó.
La mutación que aceleró la evolución
Los investigadores encontraron una alteración crucial en un gen llamado mutS, que participa en la reparación del ADN.
Cada vez que una bacteria se reproduce, debe copiar su material genético. Durante ese proceso pueden producirse errores, pero las células disponen de mecanismos que detectan y corrigen buena parte de ellos.
El sistema en el que interviene el gen mutS actúa como un corrector ortográfico molecular: identifica determinados errores que aparecen durante la duplicación del ADN y contribuye a repararlos.
En Hall A, una mutación había truncado la proteína codificada por este gen hasta dejarla reducida aproximadamente al 9 % de su longitud normal. Todo indica que esta poda perjudicó gravemente el funcionamiento del sistema de reparación.
La consecuencia fue una bacteria hipermutadora, es decir, capaz de acumular cambios genéticos a un ritmo mucho más elevado que sus parientes.
Los experimentos del equipo confirmaron que Hall A presentaba una tasa de mutaciones puntuales aproximadamente cuatro veces superior a la de una estirpe emparentada. La diferencia era todavía más espectacular en las pequeñas inserciones y pérdidas de fragmentos de ADN: estas aparecían a una frecuencia unas cien veces mayor.
La comparación de los genomas reveló 46 cambios de una sola letra genética, 44 pequeñas inserciones o deleciones y varias alteraciones estructurales de mayor tamaño en la rama que conduce a Hall A. Entre ellas figuraban grandes pérdidas de material genético que afectaban a más de ochenta genes.
La bacteria había experimentado una profunda remodelación.
Además, los científicos utilizaron modelos estadísticos para reconstruir cuándo pudo surgir la mutación de mutS. Sus resultados indican que probablemente apareció muy pronto durante el proceso de domesticación, posiblemente entre las primeras diez mutaciones de aquella trayectoria evolutiva.
No pueden establecer la fecha exacta, pero consideran probable que surgiera durante las primeras etapas del cultivo en laboratorio.
Esto no significa que la mutación produjera directamente todas las características posteriores. Lo que hizo fue aumentar enormemente la diversidad genética disponible, facilitando que la selección favoreciera algunas variantes especialmente apropiadas para las condiciones de cultivo.
En otras palabras, la bacteria comenzó a evolucionar más deprisa justo cuando los científicos empezaron a seleccionar, deliberadamente o no, las características que les resultaban útiles.
Micrografía electrónica coloreada de Clostridium botulinum, la bacteria productora de la potente toxina botulínica. Un nuevo estudio revela cómo décadas de cultivo en laboratorio transformaron una de sus estirpes en una fuente esencial de tratamientos médicos y estéticos. Cortesía: Nature
Una bacteria que dejó de necesitar sus defensas
Uno de los cambios más importantes afectó a una capacidad esencial para la supervivencia de Clostridium botulinum en la naturaleza: la formación de esporas. Las bacterias silvestres producen estas estructuras resistentes para soportar condiciones adversas, como la falta de nutrientes, el calor o la desecación.
Pero fabricar esporas requiere recursos y energía.
En un laboratorio, donde los microorganismos reciben nutrientes y se mantienen en condiciones relativamente estables, dedicar parte de esos recursos a preparar una estrategia de supervivencia puede convertirse en una desventaja.
Hall A terminó perdiendo su capacidad para formar esporas funcionales. El estudio confirmó esta característica mediante pruebas de resistencia térmica. Mientras que una estirpe emparentada conservaba su viabilidad después de 30 minutos a 80 ºC, los cultivos de Hall A no mostraban supervivientes tras diez minutos de exposición.
Paradójicamente, la pérdida de una defensa fundamental en la naturaleza podía proporcionar ventajas dentro del laboratorio. Las bacterias que no invertían recursos en formar esporas podían dedicar más energía a crecer y aprovechar las condiciones favorables del cultivo. La ausencia de esporas también resultaba conveniente para determinados procesos de producción y purificación de la toxina.
Para comprobar hasta qué punto Hall A se había especializado, los investigadores organizaron una competición entre esta estirpe y una bacteria muy próxima, denominada BrDuraA.
Esta última tenía una procedencia especialmente interesante: había sido aislada en Argentina durante los años ochenta, a raíz de un brote de botulismo asociado al consumo de melocotones en almíbar.
Los científicos mezclaron ambas bacterias en distintas proporciones y observaron cómo cambiaba su abundancia durante sucesivas transferencias de cultivo.
Los resultados fueron contundentes.
Hall A superó el 93 % de la población después de la segunda transferencia y alcanzó más del 99 % tras la quinta, independientemente de la proporción inicial de los dos microorganismos. Era una demostración experimental de que la bacteria domesticada había adquirido una ventaja extraordinaria para crecer en determinadas condiciones de laboratorio.
Sin embargo, había un precio.
Cuando los investigadores prolongaron los intervalos entre transferencias, la bacteria capaz de formar esporas recuperó parte de su ventaja y ambas estirpes pudieron coexistir.
La evolución había convertido a Hall A en una excelente competidora dentro de su nuevo entorno, pero no necesariamente en una superviviente mejor preparada para afrontar las dificultades del mundo exterior.
De las espadas a los arados
«Es realmente una historia de transformar espadas en arados», resume Paul Keim en declaraciones a Science, utilizando una expresión que evoca la transformación de instrumentos de guerra en herramientas útiles para la sociedad.
La comparación resulta particularmente apropiada.
La misma estirpe bacteriana que fue seleccionada por su capacidad para producir una sustancia de enorme interés militar terminó proporcionando una herramienta que hoy se emplea para aliviar enfermedades y mejorar la calidad de vida de numerosos pacientes.
Pero el trabajo revela algo todavía más profundo: los científicos no se limitaron a aprovechar las propiedades de la bacteria. También cambiaron su evolución.
Durante décadas, las condiciones de cultivo, las transferencias repetidas y la preferencia por variantes más productivas favorecieron microorganismos cada vez mejor adaptados al entorno artificial. No fue una domesticación planificada como la que permitió transformar antiguos lobos en perros o plantas silvestres en cultivos agrícolas. Tampoco consistió en modificar deliberadamente su ADN mediante ingeniería genética.
Fue un proceso de selección acumulado durante generaciones bacterianas, en el que una mutación que aumentaba los errores de copia proporcionó nuevas oportunidades de cambio.
Ahora bien, los autores insisten en una cautela importante. Aunque han identificado numerosas alteraciones genéticas y demostrado la superioridad competitiva de Hall A en condiciones experimentales, todavía no pueden atribuir con seguridad cada una de sus propiedades a mutaciones concretas.
Tampoco han demostrado que la hipermutabilidad fuera imprescindible para su domesticación. Algunas mutaciones pudieron resultar beneficiosas, otras perjudiciales y otras simplemente mantenerse porque no representaban un problema en el laboratorio.
La evolución no trabaja siguiendo un proyecto. Aprovecha las variaciones disponibles y favorece aquellas que resultan ventajosas en un ambiente determinado.
Cultivos de Clostridium botulinum en una placa de Petri. Décadas de propagación en laboratorio favorecieron la evolución de la estirpe Hall A, que adquirió una extraordinaria capacidad para producir toxina botulínica. Cortesía: Larry Stauffer / CDC
Una lección para la medicina del futuro
Los resultados también tienen implicaciones para una industria farmacéutica que depende de organismos vivos para fabricar numerosos productos biológicos.
«Los hallazgos subrayan que los tratamientos biológicos proceden de organismos vivos cuya evolución continuada puede influir en la fabricación, la consistencia de los productos y el desarrollo futuro de medicamentos», señala en Science Hong Lei, oftalmólogo y neurólogo especializado en trastornos del movimiento que utiliza toxina botulínica en distintas aplicaciones clínicas.
La advertencia es importante: las bacterias empleadas en procesos industriales no son máquinas genéticamente inmutables. Sus poblaciones pueden seguir experimentando cambios, especialmente cuando poseen mecanismos de reparación del ADN alterados.
Conocer esa evolución permite comprender mejor el origen de las estirpes productoras y plantea nuevas preguntas sobre su estabilidad genética y el control de los procesos industriales.
Pickett, que no participó directamente en la nueva investigación, considera que el trabajo llena un importante vacío de conocimiento. Pero destaca también su valor histórico. Para él, el estudio recupera la figura de Ivan Clifford Hall, un investigador, por cierto, cuyo papel en esta historia había quedado en buena medida olvidado. «Es un buen homenaje a alguien que es básicamente un enigma», afirma en Science.
Gran parte de la extraordinaria colección de microorganismos anaerobios que Hall reunió durante su carrera ha desaparecido. Sus muestras fueron distribuidas entre distintos laboratorios, pero muchas terminaron perdiéndose.
Una de ellas, sin embargo, sobrevivió durante generaciones.
Aquella bacteria, aislada en tiempos en los que el botulismo amenazaba con sembrar el pánico entre los consumidores de conservas, atravesó laboratorios militares, universidades y empresas farmacéuticas hasta convertirse en el antepasado de una de las herramientas más versátiles de la medicina moderna.
Su historia demuestra que la domesticación no siempre comienza con un plan consciente y que la evolución puede desarrollarse también entre matraces, incubadoras y tubos de ensayo.
Y encierra una ironía difícil de superar: para convertir una bacteria temible en una extraordinaria productora de medicamentos, los científicos favorecieron, sin saberlo, su capacidad para cambiar y la pérdida de algunas de las defensas que le permitían sobrevivir en la naturaleza.
La bacteria no dejó de ser peligrosa. Pero, después de casi un siglo de convivencia con los humanos, terminó siendo mucho más útil para nosotros.▪️(17-octubre-2026)
⏱️ LO MÁS IMPORTANTE DEL ESTUDIO, EN 30 SEGUNDOS
- Una bacteria letal convertida en aliada de la medicina: Clostridium botulinum, responsable del botulismo y productora de una de las toxinas naturales más potentes conocidas, es también el origen de tratamientos médicos y estéticos como el bótox.
- Más de 90 años de domesticación involuntaria: décadas de cultivo en laboratorios militares, universitarios y farmacéuticos transformaron una estirpe bacteriana denominada Hall A, favoreciendo características útiles para producir toxina botulínica.
- Una mutación genética decisiva: los científicos identificaron una alteración en el gen mutS, implicado en la reparación del ADN, que convirtió a la bacteria en una variante hipermutadora, capaz de acumular cambios genéticos a mayor velocidad.
- Un genoma profundamente transformado: el análisis de 1.104 genomas bacterianos permitió identificar en la evolución de Hall A 46 mutaciones puntuales, 44 pequeñas inserciones o deleciones y pérdidas de material genético que afectaron a más de 80 genes.
- La bacteria perdió su capacidad de formar esporas: una característica esencial para sobrevivir en la naturaleza, pero que puede representar un gasto innecesario de recursos en las condiciones favorables del laboratorio.
- Una competidora extraordinaria: en los experimentos, Hall A superó el 99 % de la población bacteriana después de cinco transferencias de cultivo, desplazando casi por completo a una estirpe emparentada.
- De las armas biológicas al bótox: utilizada por el Ejército estadounidense durante la Segunda Guerra Mundial para investigar armas biológicas y medidas de protección, la estirpe Hall A terminó dando origen a variantes empleadas en la producción farmacéutica de toxina botulínica.
- Una lección para la ciencia y la industria: el estudio demuestra cómo la selección humana puede transformar microorganismos sin modificar deliberadamente su ADN. También recuerda que las bacterias utilizadas para fabricar medicamentos continúan evolucionando, lo que hace importante vigilar su estabilidad genética.
CIENCIA Y SALUD
Fuente: P. Keim, R. Nottingham, M. A. Guevara, E. F. Miller, A. J. Vogler, C. H. D. Williamson, T. Smith, R. G. Posner, S. Pellett, R. E. Lenski & J. W. Sahl. The historical domestication of a Clostridium botulinum strain used for the industrial production of botulinum neurotoxin. PNAS (2026). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2605155123(2026)
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