eguramente siempre has pensado en las bacterias (y demás microorganismos microscópicos) como unos «bichitos» sencillos y aburridos. Sin embargo, las bacterias son seres vivos muy interesantes y pueden llegar a hacer cosas sorprendentes. De hecho, cuando las bacterias, que son seres unicelulares, detectan que viven en comunidad cambian su comportamiento haciéndolo más parecido a un organismo multicelular.
Los comportamientos colaborativos en los microorganismos son tremendamente costosos, pero pueden ser muy beneficiosos para la población. Por eso, entre las bacterias solo tienen lugar cuando estas saben que son un número suficiente (quorum) como para que ese esfuerzo extra les sea rentable. ¿Pero cómo saben las bacterias cuando viven en comunidad? Pues gracias a un sistema de comunicación celular que depende de la densidad celular y que recibe el nombre de quorum sensing. Durante la comunicación bacteriana los microorganismos liberan al medio en el que viven unas moléculas autoinductoras. De esta forma, cuanto mayor es el número de bacterias en la población, mayor será también la cantidad de moléculas que estas detectan. En el momento en el que se llega al número mínimo de bacterias, estas “sienten” que están en comunidad (de ahí lo de quorum sensing) y toda la población cambia la expresión de sus genes a la vez, dando lugar a una acción coordinada. Un ejemplo típico de comportamiento colaborativo controlado por quorum sensing es la bioluminiscencia, es decir, la producción de luz. No tendría sentido que una única bacteria se pusiera a producir bioluminiscencia ella sola porque la luz producida sería imperceptible. Activar los genes necesarios para que se produzca esta bioluminiscencia implicaría para una bacteria un coste energético demasiado grande como para que no le suponga ningún beneficio.
Un ejemplo muy claro para entender para qué puede ser útil el quorum sensing en la naturaleza es la increíble relación de simbiosis que se produce entre el calamar hawaiano y la bacteria bioluminiscente Vibrio fisheri. Este calamar es un depredador nocturno que vive en las aguas poco profundas de Hawái. Este animal ha desarrollado unos compartimentos en su cabeza para que la bacteria pueda vivir en su interior y por las noches produzca una luz que evite que el calamar genere una sombra que avise a sus posibles presas. Durante el día, mientras el calamar duerme, los compartimentos de su cabeza están abiertos y al haber una baja densidad bacteriana no hay producción de luz. En cambio, por las noches los compartimentos están cerrados y las bacterias ya son lo suficientemente numerosas como para activar los sistemas de quorum sensing y producir bioluminiscencia. Esta luz generada por las bacterias impide que el calamar genere una sombra en el fondo marino y le sea mucho más fácil cazar que al resto de depredadores nocturno, los cuales si proyectan dicha sombra que avisa de su presencia a las presas.
A pesar de que el concepto de la comunicación bacteriana te puede parecer algo nuevo (aparte de muy molón), en realidad se observó por primera vez en los años 70. Aunque en aquel momento fue considerado como algo anecdótico, con el paso de los años se fueron descubriendo más y más microorganismos que utilizan el quorum sensing para coordinarse y el hecho de que las bacterias “hablaran” pasó a ser algo bastante común.
En la actualidad, se conocen un gran número de bacterias que usan estos sistemas de comunicación para activar o desactivar determinados genes, en función de si la población bacteriana es lo suficientemente grande como para que el cambio en la expresión génica resulte rentable. Además, los investigadores se han dado cuenta de que esta comunicación bacteriana controla una gran cantidad de procesos importantes como puede ser la producción de factores de virulencia. De hecho, Acinetobacter baumannii y Pseudomonas aeruginosa, dos de las bacterias patógenas con prioridad crítica para la búsqueda de nuevos antibióticos efectivos, controlan sus factores de virulencia a través de los sistemas de quorum sensing. Por si fuera poco, en los últimos años se ha visto que el quorum sensing en algunos también puede influir en la resistencia a antibióticos.
Se cree que esta capacidad de las bacterias de cambiar su comportamiento en función de si son muchas o si son pocas es un mecanismo evolutivo que han desarrollado al vivir en ambientes muy competitivos. Cuanto más sepamos cómo interactúan las bacterias entre ellas y con otros seres vivos, mejor sabremos cómo enfrentarnos a ellas y ganar la batalla llegado el momento.
Ilustraciones de Eva González
https://openoregonstate.pressbooks.pub/microbiology/chapter/microbial-symbioses/
