Cómo las bacterias se organizan para formar colonias

Al igual que personas atraídas por ciudades, las bacterias utilizan rutas ya establecidas y se organizan en colonias grandes, según un nuevo estudio.

Esta investigación podría ayudar a combatir infecciones bacterianas que no ceden ante fármacos potentes.

Las bacterias de una superficie a menudo se organizan en comunidades muy resistentes conocidas como biopelículas o biofilms.

Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), la del Noroeste y la de Washington, las tres en Estados Unidos, es el primero en identificar la estrategia mediante la cual las bacterias consiguen formar las microcolonias que se convierten en biofilms, grandes urbes microbianas que pueden causar infecciones letales.

Las bacterias de los biofilms se comportan de manera muy diferente a las bacterias no organizadas. Dentro de los biofilms, las bacterias cambian sus patrones de expresión genética y se vuelven mucho más resistentes a los antibióticos y a las defensas inmunitarias del organismo invadido que las bacterias no organizadas, porque se agrupan de un modo que las beneficia, estando protegidas por una matriz de proteínas, ADN y moléculas largas de azúcares similares a cadenas llamadas polisacáridos.

El equipo de Gerard Wong de la UCLA, Erik Luijten de la Universidad del Noroeste y Matthew R. Parsek de la Universidad de Washington, ha esclarecido el enigma de cómo exactamente se inicia la formación de biofilms bacterianos. Para la investigación han desarrollado algoritmos que describen los movimientos de las diferentes cepas de la bacteria Pseudomonas aeruginosa y han realizado simulaciones por ordenador para trazar mapas con los movimientos de las bacterias. La P. aeruginosa puede causar infecciones difíciles de tratar y capaces de provocar la muerte del paciente.

Al igual que personas atraídas por las comodidades de las ciudades, las bacterias utilizan rutas ya establecidas para congregarse en sitios muy transitados y se organizan en colonias grandes, de un modo que recuerda al proceso espontáneo de creación de una ciudad en un sitio despoblado, a partir, por ejemplo, de la construcción de una carretera o una línea de ferrocarril, como sucedió en muchas ciudades de Estados Unidos, nacidas con la expansión del ferrocarril. (Imagen: Amazings / NCYT / JMC)

Sorprendentemente, los investigadores constataron que las bacterias individuales que inician la formación de microcolonias no tienen cualidades inherentes especiales. A medida que las bacterias se mueven por una superficie, dejan rastros que incluyen compuestos de un tipo específico de polisacárido llamado Psl. Algunas de las bacterias permanecen fijas en su posición. Pero otras se mueven por la superficie de aquí para allá, aparentemente al azar, pero dejando un rastro que influye luego en el comportamiento de otras bacterias que encuentran ese rastro.

Las bacterias que llegan posteriormente también dejan rastros, pero sus movimientos tienden a estar guiados por los rastros que dejaron las primeras bacterias. Esta red de rastros, a modo de red de carreteras que facilita la instalación de nuevas infraestructuras en un sitio no urbanizado, hasta construir finalmente una ciudad, crea un proceso de realimentación positiva y permite que las bacterias se organicen en microcolonias que se convierten en biofilms, las grandes metrópolis bacterianas.

En la investigación también han trabajado Kun Zhao de la UCLA y Boo Shan Tseng de la Universidad de Washington.

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