Por Julián Guercetti (CSIC)*
Hoy nos resulta imposible pensar en un mundo sin redes sociales. Aunque es cierto que estas plataformas digitales nos rodean desde hace poco tiempo, han cambiado la forma en la que interactuamos y nos comunicamos de una manera radical. ¿Y qué dirían si les aseguro que llegamos tarde a tener la autoría sobre tamaño descubrimiento? Aunque sea difícil de creer, los seres humanos no fuimos los primeros en utilizar redes sociales sobre la Tierra. La realidad es que en la naturaleza existen organismos unicelulares que nos llevan miles de años de ventaja desarrollando sus propias redes de formas muy diversas… y además sin necesidad de wifi.
Las bacterias pertenecen al grupo de organismos más primitivos que lograron habitar la Tierra desde tiempos inmemorables y utilizan una red social denominada quorum sensing (QS) a través de la cual pueden comunicarse. Curiosamente, esta se asemeja mucho a Twitter. ¡Sí, acaban de leer que las bacterias tienen algo parecido a Twitter! Si no lo tomamos de manera literal, podemos decir que las dos herramientas comparten ciertas similitudes que vamos a discutir a continuación.
El descubrimiento de este sistema de comunicación se remonta a 1970, cuando un grupo de investigación que trabajaba con bacterias marinas logró demostrar que estos microorganismos –hasta ese momento se creía que no interactuaban entre sí– realmente podían comunicarse. La clave de esta historia es la bioluminiscencia, un fenómeno que también se observa en las luciérnagas y muchos otros organismos que, a través de una serie de reacciones químicas, son capaces de emitir luz.
Lo que llamó poderosamente la atención al equipo científico fue que, al acumularse muchas bacterias en un cultivo, aumentaba la bioluminiscencia. Mientras que, si la cantidad de bacterias era baja, la luz permanecía apagada. Fue así como este grupo se comenzó a plantear que de alguna manera las bacterias debían comunicarse para ponerse de acuerdo y decidir cuándo podían emitir luz. Ese comportamiento parecía estar asociado a la cantidad de bacterias que había en el lugar, es decir, que dependía de la densidad poblacional.
Dejando atrás la parte histórica, para cualquier usuaria o usuario de Twitter esta red social no tendría sentido sin los mensajes, los tuits de máximo 280 caracteres. En cambio, las bacterias crearon sus propios mensajeros químicos a los que llamamos autoinductores. Este tipo de ‘tuits’ son básicamente moléculas que generan las bacterias y que pueden ser detectadas por otras que se encuentren próximas, lo que les permite recibir el mensaje.
¿Cómo funciona la red social bacteriana?
Como dijimos, el QS es una red social bacteriana, pero, ¿cómo funciona? Para hacernos una idea debemos pensar que las bacterias son como influencers que se pasan el día generando autoinductores. Por lo tanto, cuando la cantidad de bacterias en un sitio aumenta de manera significativa, y cada una de ellas genera su autoinductor, estas moléculas comienzan a acumularse hasta alcanzar una concentración crítica, que enciende la alerta de que ya no queda mucho espacio en ese lugar y deben cambiar su comportamiento. Es decir, que después de tanto escribir y retuitear el mensaje, este se vuelve tendencia y ahora todas las bacterias saben que allí no cabe ni una más.
En microbiología las bacterias se pueden clasificar en dos grandes grupos basándose en una tinción diferencial conocida como tinción de Gram, en honor a su creador Christian Gram. Esta técnica permite obtener una primera aproximación acerca de la estructura de cada bacteria al diferenciarlas entre Gram+ y Gram-. Con los grandes avances en esta área, hoy sabemos que, dependiendo del tipo de bacteria, el mecanismo de quorum sensing puede ser diferente. Por ejemplo, en el caso de las bacterias Gram+ sus mensajes o autoinductores consisten en un tipo de moléculas denominadas péptidos, mientras que los mensajes de las bacterias Gram- son moléculas orgánicas pequeñas, muy diferentes a nivel estructural a las de las bacterias Gram+.
A partir del trabajo de muchos grupos de investigación, pudimos entender que cada tipo de bacteria es capaz de utilizar un mecanismo de quorum sensing para comunicarse con las de su misma naturaleza, por lo que se trata de una red social específica. Pero, al mismo tiempo hay sistemas que permiten la comunicación entre distintos tipos de bacterias e incluso con otros microorganismos, a las que podríamos denominar redes sociales universales. Por tanto, es evidente la complejidad que pueden presentar los distintos mecanismos de comunicación entre organismos tan diminutos que carecen de bocas y manos, pero que pueden organizarse mejor que nosotros.
Resistencia a antibióticos
Actualmente sabemos que las bacterias utilizan el QS como estrategia para regular cientos de comportamientos grupales como la bioluminiscencia, así como otros un tanto nocivos para la salud humana. Son los casos de la resistencia a antibióticos, la virulencia e incluso la formación de biopelículas. Este último fenómeno supone un gran problema dado que consiste en un consorcio bacteriano que logra asentarse de forma permanente en una superficie (órganos del cuerpo, instrumental quirúrgico, implantes, etc.) y son muy difíciles de remover e incluso generan mayor resistencia a los antibióticos. Un claro ejemplo del famoso refrán que dice “la unión hace la fuerza”.
En muchos laboratorios se trabaja para intentar descifrar el contenido de esos mensajes y poder interrumpir la comunicación entre las bacterias para evitar que se pongan de acuerdo y ataquen al organismo. El uso de los antibióticos es cada vez más limitado debido a la gran capacidad de resistencia que generan y por eso resultan necesarias nuevas estrategias de tratamiento para infecciones bacterianas que no se basen en este principio. En nuestro grupo de investigación del CSIC intentamos determinar si la presencia de estos autoinducotres y otras moléculas del quorum sensing podrían ser útiles como biomarcadores de una infección bacteriana y así adelantarnos a su tratamiento y evitar futuras complicaciones.
*Julián Guercetti es investigador en el grupo Nanobiotecnología para el Diagnóstico, del Instituto de Química Avanzada de Cataluña del CSIC. Ha sido finalista de FameLab España 2021.
