Las bacterias también se comunican entre sí

Detección de quórum

Las bacterias utilizan la comunicación entre células para coordinar el comportamiento colectivo en respuesta a los cambios en la densidad celular y la composición de las especies de la comunidad. Este proceso también se denomina detección de quórum, o QS por sus siglas en inglés. Este proceso de comunicación depende de la densidad celular y sólo es eficaz cuando la concentración de ciertas moléculas de señalización extracelular (es decir, autoinductores) emitidas por las bacterias supera un nivel umbral en el medio. Dichas moléculas de señalización, o IAs, pueden desencadenar un proceso de regulación genética, dando lugar a la expresión de información genética específica en la bacteria receptora (es decir, la expresión de genes). Este proceso ya se ha demostrado en más de 70 bacterias.

Al igual que ocurre con el lenguaje humano, estas señales también varían entre las especies bacterianas. Por ejemplo, algunas bacterias pueden interpretar muchas señales diferentes, mientras que otras sólo responden a unas pocas. Con la ayuda de este proceso de comunicación, las colonias bacterianas pueden llevar a cabo diversas funciones: La esporulación (es decir, el proceso de formación de esporas), la bioluminiscencia (es decir, la capacidad de producir luz), la virulencia (es decir, la capacidad de infectar), la conjugación (es decir, la transferencia del genoma a través del contacto celular), la competencia (es decir, la capacidad de captar el ADN y, por tanto, de transformarse) y la formación de biopelículas (es decir, la comunidad de vida con una matriz similar al limo).

¿Cómo funciona la EQ?

Durante la fase reproductiva de las bacterias, éstas desarrollan IAs. Mientras que las bacterias Gram negativas producen las denominadas acil-homoserina-lactonas ( HSL, por sus siglas en inglés), en las bacterias Gram positivas las feromonas extracelulares son las responsables de la comunicación celular. Las HSL pueden atravesar la delgada pared celular de forma pasiva, mientras que las feromonas tienen que ser transportadas activamente a través de la pared celular con la ayuda de energía adicional (es decir, ATP). En ambos casos, las IAs salen de las células individuales. A medida que las bacterias proliferan, la concentración de autoinductores también aumenta y alcanza una "masa crítica". El efecto de este umbral es que sería energéticamente desfavorable si los IAs continuaran escapando de las células (es decir, por equilibrio de difusión o transporte). Esto aumenta la concentración dentro de las células. Una vez que esta concentración intracelular aumenta, los IAs se unen a los receptores de la bacteria, desencadenando señales y dando lugar a la expresión de genes. En muchas bacterias, el cambio en la expresión de los genes implica el cierre de más IAs.

La EQ en la coordinación del desarrollo de enfermedades

La conocida bacteria gramnegativa causante de enfermedades Vibrio cholerae (es decir, el agente causante del cólera) utiliza la EQ para el contagio (es decir, la virulencia) durante la infección por cólera. En este proceso, la bacteria construye biopelículas para transportar más eficazmente los nutrientes entre las colonias, al tiempo que las protege. Estos procesos de comunicación aumentan la capacidad de la bacteria para reproducirse y segregar potencialmente la toxina del cólera, que puede causar una grave enfermedad diarreica en los seres humanos.

Con estos nuevos conocimientos, los científicos están investigando el proceso de EQ de V. cholerae como posibilidad terapéutica. Por ejemplo, un estudio publicado en 2015 demostró que la sobrecarga de las bacterias del cólera con sus autoinductores podría detener por completo el proceso de formación de la biopelícula, retrasando potencialmente el proceso de infección. Esto podría permitir al sistema inmunitario humano ponerse al día durante la fase de infección, que de otro modo sería rápida. La relevancia médica también existe como posible solución al problema del fuerte aumento de la resistencia a los antibióticos entre diferentes bacterias.

Importancia médica

Aunque la investigación de Silverman y Bassler ha creado una nueva comprensión de los procesos de las colonias microbianas, esto fue sólo después de años de persuasión y después de muchas publicaciones. Durante mucho tiempo, los expertos opinaron que la EQ era sólo una expresión especial entre la bacteria Vibrio fischeri y el calamar enano y que no estaba asociada a otras bacterias. Hoy en día, la EQ se ha detectado en varias ocasiones y también ofrece un potencial médico. Para combatir los gérmenes resistentes a los antibióticos, se podría interrumpir el sistema de inteligencia artificial de éstos. Para combatir varias bacterias diferentes en paralelo, sería más eficiente frustrar un sistema de IA generalmente eficaz. En la actualidad, los científicos están investigando intensamente estos conceptos; sin embargo, las sustancias aún no son lo suficientemente eficaces para un efecto clínico y no poseen todas las propiedades requeridas para un medicamento. También es concebible un efecto inverso, dijo, si la EQ pudiera utilizarse para apoyar los mecanismos de las bacterias beneficiosas en el intestino o en la piel.

En 2019, Bassler demostró que los fagos (es decir, los virus que atacan a las bacterias) también utilizan la EQ para experimentar el momento de mayor densidad de bacterias. Si infectan a las bacterias cuando su número es mayor, la probabilidad de que la descendencia de los fagos sea mayor también es mayor.

Debido a la pandemia de Corona, la ceremonia de entrega se ha pospuesto al 14 de marzo de 2022.

Conclusión:

El descubrimiento y de los sistemas de detección de quórum en las bacterias puede haber sido uno de los primeros pasos en el desarrollo de enfoques microbiológicos y médicos más eficientes en la investigación de antibióticos. Las últimas investigaciones sobre la comunicación microbiana son sólo el principio.