La llegada al "nuevo mundo" en 1492 fue el mayor intercambio cultural de la historia humana; el continente americano albergaba a una considerable cantidad de personas y con ello un intercambio de patógenos como fue la viruela para los nativos y la sífilis para los europeos.

La sífilis, al ser una enfermedad de transmisión sexual, era frecuente en usuarios de burdeles de Italia y Francia y por casi 400 años, fue una crisis de salud en Europa. La crisis de la sífilis y la tuberculosis dirigieron la atención de los biólogos para entender todos los mecanismos involucrados en las enfermedades y la composición de los seres vivos, lo que hizo más evidente la necesidad de observar directamente los agentes responsables de la infección.

La invención del microscopio fue un gran paso para el combate de enfermedades infecciosas; con esta nueva herramienta las células fueron descubiertas. El botánico Matthias Jakob Schleiden y el fisiólogo naturalista Theodor Schwann en 1834 proponen la teoría celular al observar tejidos vegetales con estructuras poligonales similares a celdas de donde obtuvieron su nombre. Pero no era del todo clara la función y sus mecanismos internos. El descubrimiento de las células comenzó una nueva rama de la biología llamada microbiología, ya que se identificó a la célula como la unidad básica de la vida. No obstante, había un limitante físico al intentar observar la célula; por ello era inminente buscar observar sus interacciones con sustancias frecuentes en la industria, la investigación y la farmacología de la época.

El bacteriólogo danés Christian Gram en 1884 descubrió tinciones sintetizadas por Paul Ehrlich que permitían la diferenciación de al menos dos grandes grupos de bacterias gracias a las interacciones de la membrana celular, a las que identificó como "Gram positiva y Gram negativa". Al demostrar que hay tinciones selectivas que afectan a ciertas células, se infirió sobre sustancias que detuvieran infecciones sin dañar otras células, es decir, lograr la selectividad en los tratamientos, lo que años más tarde sería el requisito para las quimioterapias.

Con el descubrimiento de Christian Gram, el nobel de fisiología y medicina Paul Ehrlich continuó su búsqueda por la síntesis de un compuesto capaz de curar la sífilis, haciendo cientos de intentos (605 exactamente) probando diferentes compuestos orgánicos del arsénico, convencido de conseguir la suficiente selectividad para que el arsénico acabara únicamente con la infección. El intento 606 fue el indicado y registrado como "el compuesto 606" en 1910, la arsfenamina. El trabajo de Paul Ehrlich sirvió de precedente para la industria farmacéutica que comenzó a probar diferentes compuestos siguiendo la metodología del investigador alemán.

En 1908 se sintetizó por primera vez el Prontosil por el químico vienés Paul Gelmo, substancia perteneciente al grupo de los primeros antibióticos de amplio espectro conocidos como sulfamidas eficaces para muchas infecciones. Para 1930, las sulfamidas eran producidas de forma industrial.

Pero el reinado de las sulfamidas como principal antibiótico duró hasta el descubrimiento de la penicilina. Alexander Fleming, investigador y médico británico, fue un seguidor activo del trabajo de Paul Ehrlich. Investigaba el comportamiento de diversas bacterias infecciosas en medios de cultivo, pero al observar medios contaminados con el hongo Penicillium, notó que el hongo había evitado el crecimiento microbiano. El descubrimiento de la penicilina en 1928, el primer antibiótico de origen biológico, tenía ventajas significativas en comparación a las sulfamidas, como menos reacciones alérgicas y una efectividad 10 veces mayor a las sulfamidas sintetizadas. También desplazó a la arsfenamina en 1940 como principal tratamiento contra la sífilis cuando fue industrializada por Florey y Chain, quienes compartieron el Nobel con Fleming en 1945.

Los antibióticos de origen biológico revolucionaron la medicina y farmacología, ya que el mayor porcentaje de muertes en la antigüedad eran sin duda enfermedades infecciosas. El uso industrial de los antibióticos y los centros de investigación dedicados a su descubrimiento dieron como resultado decenas de nuevos antibióticos muy efectivos para todo tipo de infecciones de origen microbiano, lo que permitió incrementar el índice de éxito de las operaciones y trasplantes.

Durante la Segunda Guerra Mundial eran usados todos los antibióticos disponibles, donde aún predominaban las sulfamidas, pero su uso extenuante en centros de atención militar y civil provocó los primeros casos de resistencia. Sin embargo, dada su efectividad superior, los antibióticos de origen biológico parecían no verse afectados significativamente por las bacterias resistentes.

Selman Waksman desarrolló múltiples estudios de los microorganismos del suelo; su metodología fue la base para el estudio de varios microorganismos que tenían potencial de producir antibióticos.  Albert Schatz, alumno de posgrado de Waksman, encontró y aisló el segundo antibiótico de origen biológico más importante para la humanidad: la estreptomicina obtenida de Streptomyces griseus, que era el primer tratamiento efectivo para la tuberculosis. El descubrimiento y la metodología de Waksman y Schatz establecieron el camino para que se encontraran nuevos antibióticos efectivos para diferentes variedades de microorganismos patógenos. En los siguientes años, por todo el mundo se encontraron decenas de antibióticos, logrando una disminución de la mortalidad y satisfaciendo la demanda de antibióticos.

La reducción de muertes por enfermedades infecciosas fue tan grande que se llegó a creer que era algo superado. Sin embargo, todos los malos hábitos de consumo y el bajo interés del conocimiento de los mecanismos por los cuales un antibiótico funciona y es eficaz provocaron que muchas personas creyeran que ya no era necesario acudir con un profesional de la salud para tratar algún padecimiento; solo tenían que ir a su farmacia más cercana y comprar el antibiótico más potente disponible, ocasionando el inicio de la crisis de bacterias resistentes a los antibióticos. Desde 1945, cuando Alexander Fleming recibió su premio Nobel, advertía sobre el uso irresponsable de los antibióticos, pues ya se había experimentado años antes con las sulfamidas en tiempos de guerra.

La adaptabilidad de los microorganismos puede considerarse superior a la de organismos complejos pluricelulares, ya que el tiempo de maduración y reproducción de organismos unicelulares es mucho menor. En una década, los microorganismos pueden tener cientos de nuevas generaciones con pequeñas variaciones cada una y el poder de los antibióticos depende de la susceptibilidad de los patógenos a las moléculas que los combaten.

Uno de los problemas más frecuentes que provoca resistencia a los antibióticos es la no culminación de los tratamientos. Una enfermedad infecciosa no se termina cuando los síntomas desaparecen; aún las personas pueden recaer o contagiar a otros con variantes de la infección más fuertes que fueron capaces de resistir el tratamiento inconcluso. En 1963, investigadores de Japón confirmaron que las bacterias resistentes a antibióticos compartían dicha resistencia con otras bacterias cercanas, algunas no patógenas, pero que en conjunto podrían compartir dicha inmunidad con nuevas bacterias dañinas. 

En 1981 comenzaron las regulaciones para evitar el uso irresponsable de antibióticos, ya que desde la década de 1960 los nuevos descubrimientos de antibióticos cayeron. Hasta ese momento, la velocidad de innovación de nuevos antibióticos tenía ventaja con respecto a los casos de resistencia. En la metodología de Waksman, que se centraba en el análisis de familias de microorganismos con potencial para producir antibióticos, dieron decenas de antibióticos, tanto con gran especificidad como de amplio espectro, pero muchas de esas familias tenían años de investigación y ya había indicios de su potencial.

La problemática de las bacterias resistentes a antibióticos presenta tres grandes retos que superar:

Innovación en el desarrollo de nuevos antibióticos
Desde la caída de descubrimientos de nuevos antibióticos en 1960, la comunidad científica necesita una metodología complementaria a la escuela de Waksman; las dos más prometedoras y no excluyentes entre sí son los descubrimientos por inteligencia artificial y las relaciones simbióticas.  "El intercambio genético de microorganismos ha permitido la evolución a organismos más complejos" es lo que dicta la hipótesis endosimbiótica propuesta por Lynn Margulis (The Biological Bulletin, 1960).

La mayor cantidad de seres vivos se encuentra en los microorganismos unicelulares pertenecientes a las células procariotas, células que no poseen núcleos y no tienen una gran cantidad de órganelos como sus contrapartes eucariotas. Las células procariotas logran la diversidad gracias a mecanismos de intercambio de fragmentos de ADN donde son capaces de adoptar características de otra célula si son compatibles, la simbiosis permitió que a diferentes tipos de organismos lograran adaptarse y sobrevivir.

La diversidad genética es fundamental para la supervivencia, hay organismos que desarrollan relaciones simbióticas para combatir agentes que atentan contra su supervivencia por lo que además del intercambio genético hay razones para creer que es posible amplificar la eficacia de los antibióticos si se estudian las relaciones simbióticas de los microorganismos que los producen.

El uso de inteligencias artificiales está cambiando la forma de investigar, la capacidad autónoma de evaluar con precisión grandes sistemas de datos sobre microorganismos presentes en todo tipo de ambientes permite a las IA conseguir resultados positivos sobre candidatos aptos en la producción de antibióticos. Desde el 2020, la presencia de la inteligencia artificial en la ciencia ha ido en aumento. Artículos publicados entre el 2024 a 2025 avisan sobre descubrimientos de proteínas y microorganismos capaces de ser o producir antibióticos con todo tipo de características.

Si hoy puede ser es una opción el estudio de las relaciones simbióticas para la amplificación de la efectividad de los antibióticos es gracias a la herramienta de las inteligencias artificiales, ya que su estudio implica un crecimiento exponencial debido a la combinatoria de la basta diversidad que existe en los microorganismos lo que significaría milenios de investigación tradicional sin interrupciones para un problema con un clímax proyectado en 2050.

Escalamiento industrial de nuevos antibióticos
Todo nuevo medicamento tiene un proceso bien delimitado para su fabricación; los instrumentos, insumos, equipos de laboratorio y personal capacitado son los elementos necesarios para el producto final. Si bien sabemos que es posible el descubrimiento de nuevos antibióticos, es igual de importante la factibilidad para su producción industrial. Los biorreactores deben ser adaptados para las condiciones que el microorganismo requiera y así obtener la mayor cantidad de bioproducto. La velocidad con la que la innovación arroje resultados debe ser equiparable a la velocidad de desarrollo industrial para producirlos. Una posible solución sea un modelo de biorreactores con partes desechables, incluso biorreactores de un solo uso, además de continuar la estandarización de los componentes en la industria, lo que permitiría adaptaciones rápidas para satisfacer la demanda.    

Incentivos económicos a quienes los descubren y fabrican
El desarrollo de nuevos medicamentos es un proceso muy arduo de varios años que, en los inicios de la medicina moderna, es decir, de la producción industrial de antibióticos, tenía una recompensa económica enorme. La industria farmacéutica invertía millones en investigación y desarrollo con un retorno de la inversión casi asegurado. El uso indiscriminado de antibióticos provocó una crisis de bacterias resistentes y una necesidad para encontrar nuevos antibióticos, así como su regulación por parte de los gobiernos y las asociaciones de salud, pero la misma regulación de la venta de antibióticos afectó la remuneración de las farmacéuticas, ya que al restringir su venta y distribución de antibióticos, la demanda bajó.

La industria farmacéutica debe adaptarse a los requerimientos de salud de la población, las políticas de intervención de algunos gobiernos desmotivan la innovación en diversos rubros de la farmacéutica como es el caso de los antibióticos, el descubrimiento de un nuevo antibiótico tiene siempre un factor de azar que puede no compensarse en la remuneración, ya que las políticas reservan los nuevos antibióticos para los pacientes que han creado resistencia a los antiguos, esto ocurre principalmente por factores económicos, muchos antibióticos antiguos tienen patentes vencidas además de respaldo de la producción industrial a gran escala, ya que su producción ya ha sido dominada por décadas mientras que los nuevos antibióticos que entran en el mercado no pueden competir en precio y tienen limitantes en los procesos de escalamiento industrial.

Parece un problema superficial ante la problemática de las bacterias resistentes, pero es más complejo, ya que la mayor parte de la inversión a la innovación y desarrollo de nuevos antibióticos es por parte del sector privado, la ganancia era el mayor incentivo de las farmacéuticas para apostar por nuevos antibióticos, por eso la competencia desigual es el principal obstáculo para la crisis de resistencia a los antibióticos.

Conclusiones
Es importante la desmitificación sobre el descubrimiento de la penicilina como un hecho producto de la aleatoriedad cuando realmente fue un trabajo donde el contexto industrial y científico encaminó los esfuerzos a la búsqueda de substancias capaces de matar microorganismos patógenos. Nadie puede encontrar o descubrir algo sin alguna idea de lo que está buscando.

Los descubrimientos de nuevos antibióticos han disminuido desde 1970; por fortuna, las regulaciones a la venta de antibióticos lograron comenzar a concientizar a las personas del peligro de un mal uso. Sin embargo, con las regulaciones también disminuyó la demanda. El problema económico no es menor, pero la competencia económica está relacionado con la innovación si bien es necesaria la comprensión de los gobiernos y las instituciones de salud para que sector público como privado se beneficien también los avances tecnológicos pueden permitir desarrollo, calidad a menor precio. Para todo esto, la inteligencia artificial jugará un papel muy importante en los nuevos descubrimientos de antibióticos.  

<sup>Referencias
* Dra. Maria del Carmen Ramirez M. "¿Qué sabe usted acerca de... Origen de la pandemia de sífilis?", Revista mexicana de ciencias farmaceuticas, SciELO, (septiembre, 2012)
* Patricia A. Rodríguez y Roberto Arenas, "Hans Christian Gram and His Staining" Dermatología Cosmética Médica y Quirúrgica, (Enero, 2025)
* Naomi Alderman, "Paul Ehrlich, el científico que tuvo la idea que le dio inicio a la medicina moderna", BBC news mundo, (11 de junio, 2016)
* J. Prieto Prieto "Sulfamidas, una difícil trayectoria", Sociedad española de quimioterapia, (11 de Enero, 2011)
* Thomas B. Cueni "Antibióticos una revolución amenazada por la resistencia", Stat News, (9 de abril, 2019)
* Antonio Campos, "La célula. Trescientos cincuenta años de historia (1665-2015)" Actualidad medica, Facultad de medicina de Granada, (2015)
* Irene Pérez Schael,  "La triste historia del descubrimiento de la Estreptomicina", Mirador Salud, (19 de junio, 2012)
* Jaime Mazano, "Innovación en antibióticos y la necesidad de cambio en el sistema", Revista AJM, Salud por derecho, (diciembre, 2022)
* Dra. Carolina García Vidal, "La inteligencia artificial puede ayudar en la creación de nuevos antibióticos" Portal Clínic, fundación BBVA, (13 de marzo, 2024)
* Fernando Ruiz Sacristán, " La IA revoluciona la investigación médica: del descubrimiento de antibióticos a la personalización de terapias para el envejecimiento", Gacetamedica, (10 de febrero, 2025)
* James Gallagher "El nuevo antibiótico descubierto con inteligencia artificial capaz de matar a una superbacteria mortal" BBC newsMundo, (25 de mayo, 2023)
* Doctor Esquerdo, "Teoría endosimbiótica: Resumen y Eexplicación", Centro de fertilidad y genética, (junio, 2018)</sup>