Las bacterias molan (mucho)

La mayoría de la gente piensa que los microorganismos en general y las bacterias en particular son seres sencillos y aburridos. De hecho, yo misma también lo pensé durante muchos años. Sin embargo, hoy quiero convenceros no solo de que las bacterias no son aburridas sino de que pueden hacer cosas asombrosas.

En los últimos 20 años se han producido avances increíbles en todos los campos de la ciencia, y por supuesto la microbiología no iba a ser menos. La visión del mundo microbiano ha cambiado por completo e incluso se ha empezado a hablar de la sociomicrobiología bacteriana.

Hoy en día se sabe que muchas bacterias no se comportan igual cuando están solas que cuando están en grupo. A pesar de que son seres unicelulares, cuando las bacterias sienten que están en comunidad pueden tener comportamientos colaborativos, pareciéndose más a un organismo pluricelular, y siendo capaces de hacer cosas que como seres individuales no deberían. De esta forma son capaces de coordinarse para obtener alimentos, crear refugios (biopelículas), hacer ataques conjuntos u organizar sus defensas.

Durante millones de años de evolución las bacterias han desarrollado complejos sistemas de señales que les proporcionan la capacidad de comunicarse entre sí y les permiten cambiar su comportamiento todas a la vez. Este proceso de comunicación bacteriana, también llamado quorum sensing, se lleva a cabo por la producción y liberación de moléculas autoinductoras que actúan como señales. Estas son detectadas mediante unos receptores y les permiten a las bacterias saber el tamaño de la población, ya que cuanto mayor es el número de bacterias en la población, mayor será también la cantidad de moléculas. Cuando la concentración de esta molécula señal llega a una concentración mínima (quorum), las bacterias “sienten” que están en comunidad y toda la población cambia de manera simultánea la expresión de sus genes empezando de forma coordinada un comportamiento colaborativo.

Algunas de las moléculas señal de quorum sensing son producidas por la mayoría de bacterias, en cambio otras solamente las producen un grupo muy concreto de ellas. Además, existen lo que se podrían denominar “conversaciones públicas” y “conversaciones privadas”. A veces una misma bacteria puede tener varios sistemas de quorum sensing distintos de forma que puede diferenciar la cantidad de bacterias que hay de su misma especie del número de bacterias de otras especies diferentes que hay a su alrededor. Incluso, algunas bacterias no "hablan" sino que solo “escuchan” la comunicación de sus bacterias vecinas.

La producción de luz en Vibrio harveyi está controlada por diferentes sistemas de comunicación bacteriana en el que participan hasta tres tipos de moléculas diferentes.

Mi ejemplo favorito de la utilidad del quorum sensing en la naturaleza es la increíble relación que hay entre una bacteria marina llamada Vibrio fisheri y el calamar hawaiano. Este calamar es un depredador nocturno que como su propio nombre indica vive en las aguas de Hawái que son aguas muy cristalinas y muy poco profundas (metro y medio de profundidad aproximadamente). Debido a estas dos características, en Hawái la luz de la luna es capaz de llegar hasta cualquier parte del fondo marino lo que hace que en general los depredadores nocturnos tengan un serio problema. Cuando la luz de la luna incide sobre ellos, se produce una sombra por debajo que alerta de su presencia a las posibles presas. Sin embargo, esto no le pasa al calamar hawaiano porque tiene en su cabeza unos compartimentos en los que por la noche se acumula el Vibrio. Curiosamente, la luz producida por esta bacteria bioluminiscente cuando se activan sus genes de quorum sensing tiene exactamente la misma intensidad que la luz de la luna, de forma que el calamar no produce ninguna sombra que alerte a sus posibles presas y le es mucho más fácil cazar. Durante el día, mientras el calamar duerme, los compartimentos donde se aloja el Vibrio están abiertos y al haber una baja densidad bacteriana no hay producción de luz.

A día de hoy se conocen una gran cantidad de genes y comportamientos que están controlados por este tipo de comunicación bacteriana. Sin embargo, la mayor parte de ellos están relacionados con la virulencia y la patogenicidad de las bacterias, es decir, con su capacidad de ponernos enfermos. De hecho, muchas bacterias patógenas permanecen “escondidas” y solo nos atacan cuando gracias al quorum sensing saben que son un número suficientemente grande como para vencer nuestras defensas.

A pesar de que el concepto de que los microbios se comunican puede parecer algo relativamente novedoso, en realidad se observó por primera vez en la década de los 50 del siglo pasado, pero no fue hasta los años 70 que se entendió cómo funcionaba el proceso. Sin embargo, fue simplemente considerado como algo anecdótico. Cuanto más sepamos cómo interactúan las bacterias entre ellas y con otros seres vivos, mejor sabremos cómo enfrentarnos a ellas, y es que entender cómo se comunican las bacterias será esencial en los próximos años para poder desarrollar una alternativa viable al uso de los antibióticos. Pero ese ya es otro tema.

Andrea Muras

Referencias:

LaSarre, B., Federle, M.J.2013. Exploiting quorum sensing to confuse bacterial pathogens. Microb. Mol. Biol. Rev.77: 73-111.

Otero Casal AM., Muñoz Crego A., Bernárdez Hermida MI., Fábregas Casal J. 2004. Quorum Sensing: El lenguaje de las bacterias. Acribia S.A. 

Xavier, J.B. 2016. Sociomicrobiology and pathogenic bacteria. Microbiol. Spectr. doi: 10.1128/microbiolspec.VMBF-0019-2015.

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