Bacterias: capaces de sacrificarse para salvar al resto

Las bacterias son esos organismos microscópicos a los que adjudicamos ciertas enfermedades, y aunque estos minúsculos seres vivos tienen un gran potencial biotecnológico y un rol muy importante en los ecosistemas, la realidad es que encontrar cómo erradicarlas para la preservación de la salud sigue siendo un tema prioritario.

En esta ocasión discutiremos más bien acerca de una serie de curiosidades relacionadas con la sobrevivencia de estos microorganismos, características que nos recuerdan que la evolución no implica complejidad.

¿Cómo sobreviven las bacterias?

Resistencia a antibióticos

Actualmente es bien sabida la crisis de salud a la que nos estaremos enfrentando conforme las bacterias se vuelvan inmunes a los antibióticos.

Este mecanismo de sobrevivencia bacteriano es medianamente complejo y tiene que ver con la adquisición de genes de inmunidad, ya que las bacterias son capaces de transferirse material genético entre sí y las comunidades bacterianas pueden compartirse estos genes si son necesarios para su sobrevivencia.

La limitante de este mecanismo es el tamaño de genoma con el que la bacteria pueda contar, ya que resultaría ineficiente poseer los genes de inmunidad específicos a una amplia gama de antibióticos si la bacteria no se encuentra en presencia de todos estos.

Sin embargo, hay bacterias que sí pueden poseer esta inmunidad a distintos agentes antimicrobianos, bacterias como Pseudomonas aeruginosa cuyo nicho y principal fuente de infección son los hospitales, donde constantemente están expuestos a esta variedad de agentes.

Protección con biofilmes

Otro mecanismo de sobrevivencia bacteriano menos conocido, pero perfectamente entendible es el de protección con biofilmes. Algunas especies bacterianas son capaces de producir distintas sustancias que terminan formando una especie de capa protectora a la colonia bacteriana.

En estas sustancias que son principalmente polímeros -esencialmente plásticos- se adhieren fuertemente las bacterias a distintas superficies, como en equipos industriales donde “pelar” estos biofilmes suele requerir de tratamientos limpiadores agresivos, o en el cuerpo humano donde el uso de antibióticos se vuelve necesario ya que las bacterias eluden al sistema inmune tras esta capa protectora.

Con ayuda de estos biofilmes también se pueden preservar nichos ecológicos conocidos como tapetes microbianos en donde cada capa del tapete puede contener diversas especies de microorganismos para el aprovechamiento de todos los recursos del medio.

Y hasta aquí uno piensa “Vaya, sí que se las han ingeniado para aguantar“, no obstante estos ejemplos se quedan todavía cortos para demostrar la sobrevivencia bacteriana: Hay antibióticos que degradan el ADN bacteriano (el ofloxacino, por ejemplo), y la principal forma de resistencia bacteriana ante estos antibióticos es gracias a la velocidad con que pueden reparar su ADN.

Otro ejemplo: Con tal de maximizar el tiempo de sobrevivencia de la colonia, las bacterias reconocen los nutrientes en el medio y ralentizan su reproducción si reconocen que el “alimento” no será suficiente. Pero esperen, todavía hay un mejor ejemplo que nos muestra como pareciera que estos microorganismos tienen una inteligencia que les permite sobrevivir ante tantas amenazas del medio.

Crecimiento exponencial de E. coli minuto a minuto en condiciones normales.

Sobrevivencia por sacrificio: absorción de antibióticos

En diciembre de 2018, científicos de la Carolina State University publicaron en la revista científica eLife el artículo Heterogeneous absorption of antimicrobial peptide LL37 in Escherichia coli cells enhances population survivability” en donde describen como algunas células moribundas de E. coli en un medio líquido con un péptido antimicrobiano son capaces de absorber este agente permitiendo la sobrevivencia y crecimiento del resto.

Para este estudio utilizaron la molécula LL37, un péptido con capacidad antimicrobiana que es producido naturalmente por algunos tejidos expuestos del ser humano, así como una versión fluorescente del mismo péptido (creado por ingenieria genética) para seguir el rastro de esta molécula.

Integrando diversos experimentos encontraron un modelo que explicaba el comportamiento del transporte de LL37, el modelo consiste en la existencia de dos subpoblaciones de bacterias: una que deja de reproducirse y absorbe el péptido, y otra que se reproduce y sobrevive gracias al secuestramiento del antimicrobiano por la primer subpoblación.

Crecimiento de E. coli por cuatro horas al estar expuesto a un antibiótico, donde algunas células (las brillantes) absorben gran cantidad de estas moléculas permitiendo a sus vecinas sobrevivir y reproducirse.

Los científicos añaden que este comportamiento de sacrificio falta de estudiarse a detalle a nivel molecular, pero adelantan que no implica una comunicación entre las bacterias sino que tiene que ver con el mecanismo de absorción común de este péptido que pueda ser absorbido en exceso de forma independiente por las bacterias moribundas.

Así, si por su resistencia a los antibióticos podríamos decir que las bacterias son solidarias, por su protección con biofilmes son cautelosas, por otros mecanismos incluso decir que son prudentes o ingeniosas, ahora nos queda añadir a esa lista que, al sacrificarse unas por otras, también pueden ser nobles. Todo con tal de sobrevivir.

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