La vida social de las bacterias, Premio Princesa de Asturias 2023

La vida social de las bacterias muestran la maravilla del cuerpo humano
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Bacterias englobadas en una matriz o biopelícula.

Ignacio López-Goñi, Universidad de Navarra

Este año el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica ha sido otorgado a los microbiólogos Jeffrey I. Gordon y Peter Greenberg, y a la bioquímica Bonnie L. Bassler. Gordon ha sido el pionero en el estudio de la microbiota humana y su influencia en la salud e impulsó el Proyecto Microbioma Humano, que ha permitido conocer las miles de especies que forman la microbiota y secuenciar su genoma. Por su parte, Bassler y Greenberg son pioneros en el estudio de la comunicación entre bacterias mediante el sistema de quorum sensing.

Mucha gente se imagina que las bacterias son microorganismos unicelulares solitarios que viven aislados flotando en suspensión, unos seres tristes y aburridos. Pero nada más lejos de la realidad. La mayoría de las bacterias viven todas juntitas en comunas, se comunican entre sí y son muy promiscuas (intercambian genes entre ellas con mucha facilidad).

Viven sobre superficies formando lo que se denomina un tapiz, biopelícula o biofilm. Son conglomerados de bacterias, y otros microorganismos, que viven todos juntos en una matriz común, normalmente atrapados en una especie de moco pegajoso de polisacáridos y proteínas. Así es como nos las encontramos en la naturaleza, formando microcolonias de millones de individuos juntos en el suelo, en el curso de un río, alrededor de las raíces de las plantas, o en nuestro interior sobre el epitelio del intestino o en las encías de nuestra boca.

Vivir en comunidad tiene sus ventajas. Es un sistema de autodefensa: las bacterias en una biopelícula son más resistentes a las agresiones externas, sobreviven mejor y se facilita su propagación. Así son, por ejemplo, mucho más resistentes a los antibióticos o al sistema inmunitario.

Las bacterias se comunican entre ellas

Pero, además de estar juntas las bacterias se comunican entre sí. Son cotillas y cuchichean entre ellas, tienen su propio lenguaje. Son capaces de saber que están en grupo y de hacer cosas que no harían cuando están solas (vamos, más o menos como un adolescente). Es un fenómeno que se denomina percepción del quórum (o quorum sensing, en inglés): saben cuándo hay quórum suficiente para llevar a cabo una nueva función todas juntas.

La percepción del quórum es un mecanismo para evaluar la densidad de la población. Muchas bacterias emplean este sistema para asegurarse de que hay suficiente número de ellas antes de iniciar una actividad que requiere una cierta cantidad de individuos para que funcione de forma efectiva.

Por ejemplo, una bacteria que libera una toxina no tendrá ningún efecto si ella solita es la que la libera, es una pérdida de tiempo y de energía. Sin embargo, si están presentes muchas bacterias juntas, la liberación coordinada de esa toxina puede tener un efecto devastador.

Para que funcione este sistema, las bacterias liberan una molécula señal o inductora al exterior que se difunde a su alrededor. Si son muchas las bacterias que hay alrededor, la concentración del inductor en el medio será muy alta, y podrá entrar al interior de las células.

El inductor dentro de la célula actuará como una señal para activar o desactivar la expresión de un determinado gen o función. Si hay pocas células, habrá poco inductor y no tendrá efecto. Solo si hay un número suficiente de bacterias, si hay quórum, el sistema se activará.

De esta forma tan sencilla pero elegante, las bacterias se comunican entre ellas y son capaces de producir y liberar desde polisacáridos para formar las biopelículas hasta toxinas o enzimas bioluminiscentes que producen luz.

El efecto en nuestra microbiota

Pero todavía hay más. Las bacterias también se comunican y se relacionan con nuestras células. Nuestro organismo está repleto de miles de millones de microorganismos (no solo bacterias, también virus, hongos, levaduras y otros) que viven en nuestro interior y en nuestra piel. Es lo que se denomina la microbiota.

Las personas somos un ecosistema lleno de millones de interacciones entre esos microorganismos (la mayoría bacterias) y nuestras células. Hoy sabemos que somos superorganismos y que por cada célula humana tenemos en nuestro cuerpo al menos una bacteria: somos mitad humanos, mitad bacteria. Y son más de 10 000 tipos distintos de especies bacterianas.

Además, cada persona tiene su propia “firma microbiana” o microbiota: las bacterias que yo tengo son distintas de las tuyas. Una microbiota numerosa y diversa es sinónimo de salud.

Por ejemplo, la microbiota intestinal activa y entrena nuestro sistema inmunitario, evita que seamos colonizados por otros microorganismos patógenos, mantiene y favorece la barrera intestinal, regula el proceso inflamatorio, degrada sales biliares y otros compuestos, produce ácidos grasos de cadena corta, vitaminas, neurotransmisores y hormonas, etcétera.

Cuando esa comunicación o equilibrio entre nuestras células y la microbiota se altera por la razón que sea, lo que se denomina disbiosis, las consecuencias para nuestra salud son muy negativas.

Se han descrito más de 300 enfermedades relacionadas con una alteración o cambios en la microbiota: desde obesidad, diabetes, enfermedades autoinmunes e inflamación intestinal hasta depresión, autismo o Alzheimer. Muchas veces no sabemos si ese cambio en la microbiota es la causa o el efecto de la enfermedad, pero cada vez hay más datos de que hay una relación entre ambos.

Conocer la “vida social” del mundo microbiano, cómo se comunican las bacterias entre sí y su relación con nuestro organismo puede suponer un cambio de paradigma en la medicina personalizada del futuro.

De la misma manera que hace veinte años nos parecía ciencia ficción que pudieran secuenciar nuestro genoma y dependiendo de ciertos marcadores genéticos, diseñar un terapia concreta y personalizada contra el cáncer, quizá en el futuro, conociendo nuestra microbiota, nos podrán diseñar un cóctel concreto de microorganismos para mejorar nuestra salud.


La versión original de este artículo fue publicada en el blog del autor, microBIO.The Conversation


Ignacio López-Goñi, MIembro de la SEM (Sociedad Española de Microbiología) y Catedrático de Microbiología, Universidad de Navarra

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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