Quorum Sensing: el WhatsApp de las bacterias

Como ya dije al escribir “Biotec, ¿para qué? II”, las bacterias hablan. Entre ellas, con otras especies…¡incluso con nosotros! Pero utilizan un lenguaje distinto al que estamos acostumbrados: se envían señales moleculares. Vamos a hablar un poco más de esto del quorum sensing:

Quorum Sensing: El lenguaje de las bacterias

El Quorum Sensing (QS, percepción de quórum en español) es un mecanismo que tienen las bacterias para comunicarse y conocer cuántas son. En definitiva es: ¡el WhatsApp de las bacterias! Esto no es invención mía, sino que se lo oí a nuestro genial profesor de microbiología.

Quórum: número de individuos necesario para que un cuerpo deliberante tome ciertos acuerdos. Ej. No hubo quórum en la reunión de vecinos porque sólo éramos 5 personas.

Si no tienen móvil, ¿cómo funciona este Messenger bacteriano? Las bacterias emiten señales en forma de moléculas llamadas autoinductores y también detectan estas señales con distintos receptores (já, toma pareado). Cuantas más bacterias, más autoinductor. Y cuando el autoinductor se acumula en el medio y llega a un umbral determinado, cambian los genes que se expresan y aumenta la producción de autoinductor (ya lo sé, listo, de ahí viene el nombre…).

Cambiando la conducta con quorum sensing

Así dicho, parece que cambiar la expresión en unos cuantos genes no es gran cosa. Pues no os equivoquéis: al cambiar la expresión de los genes ¡las bacterias cambian su comportamiento! Como tú, que estás solo y pareces una persona normal pero cuando te rodeas de mucha gente te haces el chulo. Las bacterias hacen lo mismo: solas tienen un comportamiento individual y cuando se juntan unas cuantas empieza el comportamiento social.

De esta manera, el comportamiento social permite a las bacterias llevar a cabo infinidad de procesos:

• Alimentarse: Agrobacterium tumefaciens es una bacteria que infecta plantas al traspasarles un cachito de material genético llamado plásmido Ti. Gracias a él, Tummy consigue que la planta le alimente al producir unas sustancias llamadas opinas. El problema es que, para comer, Tummy necesita el ADN que ha dado a la planta, y necesita que otra Tummy haga una copia y se la pase. Pues esto se regula por quorum sensing, y el autoinductor se llama OC8HSL ¿Qué opinas? (Chistaco)
• Adoptar material genético externo: Streptococcus pneumoniae es un microorganismo que cuando detecta la presencia de muchas compis por QS desarrolla la maquinaria de captación de ADN. Lo que consigue S. pneumoniae es tener la oportunidad de mejorar su ADN con fragmentos de otras compis. Esto es parecido a cuando quieres copiar en un examen, te rodeas de mucha gente y pones atención para que te pasen chuletas. No copiéis, está feo.
• Moverse: las bacterias dentro del género Serratia normalmente nadan al azar por el medio. Sin embargo, gracias al QS, cuando alcanzan una densidad suficiente, comienzan a moverse como un solo organismo a modo de enjambre, lo que les permite desplazarse más rápidamente y colonizar nuevas superficies.

 

¿Algo más?

Parece mentira la cantidad de procesos que regulan las bacterias comunicándose ¿verdad? Pues si te parecían muchos, aquí tienes más:

• Formar el biofilm: lo sé, esta palabra mola mucho. Puede que te suene a lo que se usa para envolver los bocatas, pero no tiene naaaada que ver. El biofilm es un búnquer anti-antibióticos (vaya palabro) que forman las bacterias al asociarse y escupir polisacáridos. Es como una tela de araña de bacterias que las protege y les ayuda a alimentarse. Pues bien, el QS sensing es necesario para coordinar los escupitajos de polisacárido y que las bacterias decidan si son suficientes para construir su propio biofilm, como en Art Attack. Recomiendo ver el monólogo de Oriol Marimon sobre «El biofilm bacteriano«
• Atacar o defender: numerosas especies necesitan saber cuántas compañeras tienen para decidir si atacar a sus enemigos. Que se lo pregunten a los Lannister, a ver si es necesario. Cuando hay mucho autoinductor se empiezan a expresar genes de ataque que modifican el comportamiento bacteriano: producen toxinas, se pegan a las mucosas, mejoran su movilidad… Son la perdición si estás infectado.
• Alumbrar a un calamar: sí, esto es verídico. La bacteria Vibrio fischeri (no intentéis pronunciarlo en casa) produce bi o lu mi nis cen cia, y lo hace dentro de un CALAMAR. Es un bonito ejemplo de symbiosis en la que el calamar aporta protección y alimento a la bacteria y a cambio estas asustan a los depredadores del calamar brillando mucho. Eso sí que es tener muchas luces.

 

Quorum Quenching: el biotecnólogo contraataca

Estaréis pensando que con esta perfecta comunicación bacteriana estamos perdidos. Pues voy a convenceros de todo lo contrario, y voy a usar un arma secreta: ¡el quorum quenching! Sí, ya sé que suena a chino, pero tranquilos: no es más que el conjunto de mecanismos que interfieren en el quorum sensing bacteriano, es decir, ¡que rompen su comunicación! Para que os hagáis una idea, es como cortarle el wifi al vecino que te lo está robando: ya no puede comunicarse.

A día de hoy se conocen algunos organismos que liberan enzimas para romper los mensajeros moleculares, o incluso que producen esos mensajeros para confundir a las bacterias. Y es que la naturaleza es muy sabia, pero ¡los biotecnólogos también! Muchos laboratorios y empresas están comenzando a ver en el Quorum Quenching un amplio potencial de investigación sanitaria: ¡podrían sustituir a los antibióticos! De hecho, en la Universidad de Santiago (sí sí, aquí en España) ya han patentado una de estas enzimas para desbaratar la comunicación de bacterias.

¿No es increíble todo esto del Quorum Sensing y el WhatsApp bacteriano?¿Crees que en algún momento podremos comunicarnos con las bacterias y hacernos sus amigos? Cuéntanos lo que piensas en los comentarios ¡y no te olvides de compartir!

Para escribir este artículo me he ayudado de un trabajo que realicé con Javier Calvo y del artículo «Rosselló, G. A. M., & Bouza, J. M. E. (2013). Quorum sensing en bacterias y levaduras. Medicina Clínica, 141(8), 353-357″. Además, me inspiré en los monólogos científicos de «Si tú me dices gen» de BigVanScience