Comunicación entre bacterias: Quorum Sensing

Las bacterias son los organismos más viejos en la tierra, habitando nuestro planeta desde hace millones de años. Son organismos microscópicos unicelulares con muy pocos genes, los cuales codifican características que les permiten sobrevivir a condiciones adversas.

Las bacterias sobreviven obteniendo nutrientes del ambiente que las rodea, creciendo al doble de su tamaño y dividiéndose a la mitad produciendo dos bacterias idénticas a la original. De esta forma crecen y se dividen, crecen y se dividen… lo que podría parecer una vida aburrida. Sin embargo, otras bacterias, plantas, animales e incluso el ser humano tiene una sorprendente interacción con las bacterias.

Se estima que los seres humanos estamos formados por al rededor de un trillón de células humanas. Así mismo, tenemos en nuestro cuerpo 10 veces más de células bacterianas. Debido a esta enorme cantidad de células bacterianas, en los últimos años se ha estudiado el papel que tienen estas bacterias en nuestro cuerpo. Algunas de las principales actividades de las bacterias en nuestro cuerpo son: protección digestión de comida, producción de vitaminas, estimulan al sistema inmune, etc.

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Cabe recalcar que también existen bacterias que son patógenas y no deberían estar en nuestro cuerpo causando distintas enfermedades como: Enfermedad de Lyme, cólera, difteria, lepra, sífilis, etc.

Siendo que son organismos unicelulares, no podrían tener la extensa interacción que tienen con diferentes organismos ni causar enfermedades si sólo actuaran como células independientes. Por ello, en los últimos años se han investigado el mecanismo que usan las bacterias para comunicarse entre ellas.

Una de las primeras bacterias estudiadas fue la bacteria bioluminiscente Vibrio fischrei. Se observó que esta bacteria no producía bioluminiscencia cuando la densidad celular era baja, pero si la producía cuando la densidad celular era lo suficientemente alta. Estudiando a esta bacteria, se determinó que producía unos compuestos químicos (llamados autoinductores) que se difundían en el medio, pero sólo cuando la densidad célular era alta y había un número adecuado de células bacterianas estos eran reconocidos por otras céluas adyacentes resultando en la transcripción de genes específicos para la emición de luz en toda la población.

 

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Imagen: Bassler Lab (Princeton University

A este mecanismo se le denominó Quorum Sensing debido a la habilidad que le da a todas las células de actuar en “concierto”, provocando una respuesta global en lugar de unicelular. Así mismo, se descubrió que existen un gran número de bacterias que tienen este sistemas parecidos al de V. fischrei usando el lenguajes químicos para “hablar” entre ellas y tener comportamientos colectivos que únicamente son efectivos si todas las células participan.

Algunos de los ejemplos más relevantes que existen del Quorum Sensing en bacterias es la producción de biofilm, virulencia y swarming (movimiento colectivo de bacterias).

El descubrimiento de este nuevo mecanismo ha abierto la posibilidad de desarrollar inhibidores del Quorum Sensing para regular la patogenicidad,  las cuales actuarían en puntos específicos del proceso de expresión genética, teniendo una mayor selectividad para las bacterias patógenas.


Referencias:

  1. Princeton University, 2020, Bacterial Quorum Sensing, Bonnie Bassler Lab, https://scholar.princeton.edu/basslerlab/home
  2. Jiang, T., & Li, M. (2013). Quorum sensing inhibitors: a patent review. Expert opinion on therapeutic patents23(7), 867-894.

 

 

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