M. en B. Ángeles Pérez Oseguera

Las bacterias son los primeros seres vivos que aparecieron sobre la tierra y existe una enorme cantidad y variedad de ellas. Se trata de organismos que constan de una sola célula, sin un núcleo que separe su material genético del resto de la célula. Presentan una organización biológica elemental: algunas son patógenas y causan enfermedades a los humanos, a los animales y a las plantas. Sin embargo, la gran mayoría no representan ningún peligro para la salud y en cambio ofrecen grandes beneficios.

Algunos ejemplos de bacterias benéficas son los cientos de especies bacterianas que viven en nuestro intestino o nuestra piel y que nos ayudan a sintetizar vitaminas, a degradar los alimentos o nos protegen contra organismos patógenos, mejorando nuestro sistema inmunológico y segregando sustancias que protegen nuestra piel. ¿Sabías que el microbioma humano es considerado un componente vital para nuestra subsistencia y que sin su presencia moriríamos?

Por otro lado están las bacterias benéficas de vida libre: algunas de ellas contribuyen a la degradación de la materia orgánica y participan en los ciclos biogeoquímicos, como es la fijación del nitrógeno de la atmósfera, en la que este elemento se convierte en una forma asimilable que se incorpora al metabolismo de las plantas, el primer eslabón de la cadena alimentaria. Este proceso es muy importante porque el nitrógeno es un elemento esencial para la síntesis del ADN y las proteínas y aunque abunda en la atmosfera como N2, esa forma molecular del nitrógeno no es asimilable por las plantas ni los animales. Es hasta que las bacterias lo transforman en un compuesto accesible como son los nitratos o el amonio, que se vuelve disponible para las plantas y posteriormente para los animales. Otro grupo de bacterias benéficas que no podemos dejar de mencionar son las cianobacterias, también llamadas algas azules, que no son otra cosa que bacterias que llevan a cabo un tipo de fotosíntesis. Gracias a ellas estamos aquí respirando, en virtud de que son las responsables de la invasión de oxígeno en nuestra atmósfera y el cambio global que provocó éste hace miles de millones de años, asegurando así la aparición de toda la vida en la tierra tal como la conocemos.

Las bacterias están expuestas a continuos cambios en su ambiente; como variaciones en la disponibilidad de nutrientes, cambios bruscos de temperatura, presencia de toxinas o sustancias dañinas, entre otros. Es por eso que estos organismos tienen que estar percibiendo constantemente su entorno, procesar la información y ajustar su fisiología para poder adaptarse adecuadamente a los cambios ambientales. A pesar de su aparente sencillez, sus vidas son complejas. Y como son pequeñitas y supuestamente están aisladas unas de otras, algunas de ellas han desarrollado una estrategia que les resulta de gran utilidad en este juego de la supervivencia, y es la capacidad para comunicarse entre ellas.

En la naturaleza la comunicación es todo un tema, el ejemplo más inmediato es el lenguaje tan rico y variado que utilizamos los humanos para comunicarnos, que podría llevarnos toda una vida describirlo y estudiarlo, pero no es la intención en este artículo. Sin embargo, podemos decir que en la naturaleza la comunicación opera principalmente a través de los sentidos.

Existen ejemplos muy hermosos de comunicación en el reino animal, desde los insectos hasta los grandes mamíferos. De esta manera cada especie tiene su propio lenguaje; algunos de ellos utilizan feromonas, colores, rituales, cantos, sonidos y danzas para comunicar un sinfín de mensajes, como el del apareamiento, de alerta, de amenaza, de camuflaje, de hallazgo de fuente de alimentos, entre muchos otros.

Las bacterias también tienen un lenguaje para indicar a sus iguales “aquí estoy”, “ya somos suficientes para actuar”. A esta respuesta bacteriana se le llama quorum sensing (QS), que quiere decir “percibiendo al grupo”; o más específicamente “percibiendo si hay suficientes miembros del grupo”. Es una forma de ponerse de acuerdo entre toda la comunidad bacteriana. Así que podemos decir que las bacterias se comunican a través de su propio lenguaje y que sus palabras son moléculas químicas.

La primera vez que escuché la palabra quorum fue en la preparatoria, en las clases de etimologías greco-latinas. Recuerdo que nos encantó el término y lo utilizá- bamos cada vez que el profesor llegaba a aplicar examen; la respuesta general era: –No hay quó- rum profe!!– Claro que nuestro argumento nunca funcionó, pero se nos quedó muy grabada la palabrita y el poder que encierra.

¿Pero qué es lo que utilizan las bacterias para comunicarse? Se trata de moléculas sencillas llamadas autoinductores (AI), también clasificadas como un tipo de feromonas, que son liberadas al medio y que se difunden hacia el interior de todos los individuos. Cuando los AI alcanzan cierta concentración, debido a que la población ya llegó a determinado número de células, la bacteria lo interpreta como “es momento de actuar…”, esto es, de producir algunas enzimas, ciertas toxinas o factores de virulencia, de construir una biopelícula, de formar esporas, entre otras respuestas. O simplemente de brillar. Sí, leíste bien “brillar”. La primera vez que el quorum sensing fue detectado y posteriormente estudiado, fue en un laboratorio de microbiología en la Universidad de Princeton por la Dra. Bonnie Bassler, en donde estudiaban a una bacteria llamada Vibrio fischeri que brilla porque produce una sustancia luminiscente (la luciferina que con ayuda de la enzima luciferasa se convierte en oxiluciferina y brilla)

Vibrio fischeri vive en simbiosis con el calamar de rabo corto de Hawai llamado Euprymna scolopes. Es así que esta bacteria se adhiere al manto (lo equivalente al torso del calamar) y cuando la población de bacterias ha crecido lo suficiente, es decir cuando han alcanzado cierto número de individuos, que pueden “votar” (con su AI) para producir bioluminiscencia, entonces la piel de este calamar brilla. ¿Y porqué un calamar con esas características necesita brillar? Es una forma de camuflarse y pasar inadvertido a los depredadores: el calamar le brinda a la bacteria azúcares y aminoácidos y a cambio obtiene camuflaje en el bajo fondo marino iluminado durante el día, brillando con la misma intensidad con que brilla la arena sobre la que se desplaza y así sus depredadores no pueden verlo fácilmente.

Algunos investigadores han llamado a toda esta gama de metabolitos, producidos por acuerdo de la mayoría bacteriana, como “bienes sociales”. Se trata de recursos que están al servicio de toda la comunidad, independientemente de que no todos hayan participado en su producción. De hecho, todos tienen el derecho de usarlos, porque pertenecen a esa comunidad. Pero su producción esta regulada; sólo se producen cuando la mayoría lo decide, de otra manera sería muy costoso.

Así que el quorum sensing se puede definir como una sociedad bacteriana en la que sus individuos se comunican, se ponen de acuerdo por mayoría sobre qué “bienes comunes” necesita la población y en qué momento producirlos para el beneficio de todos y con los costos más bajos, utilizando un lenguaje químico llamado AI.

Algunas bacterias como Pseudomonas pueden llegar a sacrificarse en aras del grupo, provocando una “autolisis celular”, es decir, algunas de ellas rompen su propia membrana celular y liberan al medio su ADN y con éste y ciertos polímeros, forman una biopelícula con la que otras bacterias pueden adherirse a una superficie o al tejido vivo. Este tipo de respuestas en infecciones provocadas por bacterias resulta muy benéfico para las bacterias y muy dañino para el pobre hospedero. ¿Sabías que en el 80 % de las infecciones bacterianas se forma una biopelícula, lo que hace a la bacteria mucho más resistente a los antibióticos que si estuviera en su forma libre?

Las bacterias normalmente se encuentran en todas partes y siempre va a haber una gran variedad de especies creciendo y reproduciéndose juntas en determinado ambiente. Lo que resulta interesante es que su lenguaje bacteriano es específico para cada especie, es decir, cada una produce sus propios AI. Es como si cada especie hablara su propio idioma. Sin embargo, también existen “palabras químicas” (AI) que pueden ser entendidas por especies bacterianas diferentes y eso puede ser de utilidad para consorcios bacterianos mixtos, con el objetivo de subsistir y prosperar en determinado ambiente.

Para bien o para mal, las bacterias se comunican, se alían y actúan en beneficio del clan. El poder interrumpir esa comunicación en el caso de las bacterias patógenas es la meta de algunos investigadores, con el fin de crear una nueva generación de antibió- ticos. Por otro lado, poder mejorar y promover la comunicación de las bacterias que nos traen beneficios, es otra propuesta que quizá no esté muy lejos de convertirse en realidad.

Ángeles Pérez desarrolló su tesis de maestría en el laboratorio del Dr. Agustín López Munguía. Actualmente forma parte del personal académico del Centro de Ciencias Genómicas del Campus Morelos de la UNAM, donde desarrolla proyectos sobre Quorum sensing.

Fuente: Revista Biotecnología en Movimiento