El WhatsApp de los microorganismos: Quorum Sensing

Publicado por Nieves Rodriguez Sánchez de Molina en

¿Sabías que los microorganismos pueden comunicarse entre ellos? Durante muchos años, se creyó que éramos la única especie capaz de comunicarse entre sí, pero ¿qué tal si dijera que no somos la única especie capaz de ello? Poco a poco nos hemos dado cuenta de que todos los seres vivos se comunican entre sí de maneras completamente admirables.

Desde las plantas que segregan hormonas y las difunden por sus raíces para avisar a las próximas, hasta las bacterias que comienzan a brillar debido al fenómeno de la bioluminiscencia, casi todos los organismos vivos se comunican entre sí.

Gracias al WhatsApp de los microorganismos, conocido como quorum sensing, las bacterias y otros seres microscópicos son capaces de comunicarse a nivel molecular para coordinar su comportamiento. Dependiendo de la situación, tienen una gran variedad de opciones para llevar a cabo acciones como producir enzimas, formar biofilms o liberar toxinas. El quorum sensing afecta directamente a la capacidad de los microorganismos para sobrevivir y adaptarse a su entorno, convirtiéndose en una materia importante de investigación en microbiología.

Un ejemplo claro de la importancia del quorum sensing es nuestra propia microbiota intestinal. Imagina tu intestino como una bulliciosa ciudad en la que conviven millones de bacterias. Estas bacterias no solo se limitan a ir a su bola, sino que se comunican entre ellas, tal y como hacemos las personas. En este caso, sabemos que el quorum sensing no solo se limita a bacterias de una misma especie sino que diferentes especies también pueden hablarse utilizando este lenguaje.

A veces, esta comunicación conduce al trabajo en equipo. Un tipo de bacteria llamada Bacillus produce fengicina, una sustancia química que puede impedir que otro tipo de bacteria, Staphylococcus aureus, provoque una intoxicación alimentaria. En este casco, el Bacillus sería como nuestro héroe sin capa.

Sin embargo, no todas las interacciones bacterianas son amistosas. Algunas especies se alían para hacerse más peligrosas. Por ejemplo, Burkholderia cepacia y Pseudomonas aeruginosa pueden unir sus fuerzas para causar graves infecciones pulmonares en personas con fibrosis quística, haciéndose más peligrosas juntas de lo que lo serían por separado.

Aunque los humanos pensemos que somos muy buenos comunicándonos, las bacterias llevan haciéndolo mucho más tiempo y de forma bastante astuta. Pueden ayudarse unas a otras o unirse para causar problemas, todo ello a través de este fascinante sistema llamado quorum sensing.

Representación de un entorno donde dos bacterias liberan sus metabolitos para comunicarse (la bacteria azul liberando los triángulos morados, y la bacteria rosa liberando los círculos verdes).

Y me podréis preguntar: “Vale Nieves, ahora sé un poco más sobre el Whatsapp de los microorganismos, pero… ¿por qué es tan importante en la investigación?” Para mí está claro. Si aprendemos a interpretar estas señales nos podríamos infiltrar en el bando enemigo y cambiar los mensajes que se estén transmitiendo. 

Por ejemplo, se sabe que la bacteria que causa el cólera es capaz de protegerse en nuestro intestino delgado gracias a la formación de biopelículas. Cada Vibrio cholerae produce señales químicas, llamadas “autoinductores”, mientras se reproduce. Estos autoinductores actúan como mensajes que le dicen a la bacteria cuándo es el momento de agruparse y formar biopelículas. El proceso es un delicado equilibrio. Cuando la concentración de autoinductores es baja, la bacteria activa la producción de proteínas que construyen las biopelículas. Pero a medida que las bacterias se multiplican, la concentración de autoinductores aumenta y cambia la señal, marcando el momento de detener la producción.

Algunos científicos han descubierto que saturar a las bacterias con sus propios autoinductores puede detener completamente la formación de biopelículas, lo que podría ralentizar la infección lo suficiente como para que nuestro sistema inmunitario pudiera actuar.

Imaginemos un futuro donde podamos intervenir en todas las señales químicas de este lenguaje que nos hicieran falta. Cambiando o aumentando los mensajes que se transmiten las bacterias para interferir en casos tan diferentes como:

MecanismoFinalidadUsos
BioluminiscenciaAtraer, comunicar y/o defenderLograr que objetivos brillen, por ejemplo, una luz de pared o de emergencia
Factores de virulenciaColonizar y/o comunicarDetener infecciones o enfermedades
Formación de biofilmsProtegerDetener infecciones o enfermedades
PigmentaciónAtraer, comunicar y/o defenderCrear pigmentos naturales
Formación de metabolitos secundariosAtraer, comunicar y/o defenderDetener infecciones, facilitar el desarrollo de las plantas, etc.
Proceso de esporulaciónResistencia/protecciónDetener infecciones, facilitar el desarrollo de las plantas, etc.
Competencia entre bacteriasProteger y comunicarDetener infecciones o enfermedades

Como podéis ver el Quorum sensing es una herramienta crucial para la investigación. El WhatsApp de los microorganismos no solo es fascinante, sino también prometedor para el futuro de la medicina, la microbiología y áreas multidisciplinares. Su estudio no solo nos ayuda a comprender mejor la vida microbiana en nuestro cuerpo y en el mundo que nos rodea, sino que también nos brinda nuevas herramientas que pueden usarse para proteger nuestra salud y combatir las enfermedades.

Bibliografía

De Kievit, T. R., & Iglewski, B. H. (2000). Bacterial quorum sensing in pathogenic relationships. Infection and immunity, 68(9), 4839-4849.

Díaz, D. M., & de la Sen, A. S. (2011). Sistemas de quorum sensing en bacterias. Reduca (Biología), 3(5).

González Díez, M. I., & Mayoral González, E. (2014). Procedimiento para el cultivo de algas unicelulares Pyrocystis fusiformis y su uso para la obtención de dispositivos de iluminación ambiental y señalización, sin consumo eléctrico.

Li, Z., & Nair, S. K. (2012). Quorum sensing: how bacteria can coordinate activity and synchronize their response to external signals?. Protein Science, 21(10), 1403-1417

Lu, H. D., Spiegel, A. C., Hurley, A., Perez, L. J., Maisel, K., Ensign, L. M., … & Prud’homme, R. K. (2015). Modulating Vibrio cholerae quorum-sensing-controlled communication using autoinducer-loaded nanoparticles. Nano letters, 15(4), 2235-2241.

Miller, M. B., & Bassler, B. L. (2001). Quorum sensing in bacteria. Annual Reviews in Microbiology, 55(1), 165-199.

Piewngam, P., & Otto, M. (2020). Probiotics to prevent Staphylococcus aureus disease?. Gut Microbes, 11(1), 94-101.

R+D CSIC (2023, 29 de Septiembre) Bacterias y algas bioluminiscentes para la iluminación de ciudades. R + D CSIC DICAT. https://rdcsic.dicat.csic.es/recursos-naturales-2/121-proyectos/702-bacterias-y-algas-bioluminiscentes-para-la-iluminacion-de-ciudades

Whitehead, N. A., Barnard, A. M., Slater, H., Simpson, N. J., & Salmond, G. P. (2001). Quorum-sensing in Gram-negative bacteria. FEMS microbiology reviews, 25(4), 365-404.


0 comentarios

Deja una respuesta

Marcador de posición del avatar

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *