Bioquímica

Las bacterias se comunican entre sí mediante señales de radio que podemos interferir

Su control permitiría detener enfermedades o desarrollar nuevas terapias

Las bacterias se comunican entre sí mediante señales de radio que podemos interferir
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Pablo Javier Piacente

Las bacterias transfieren y codifican información para sus descendientes, que ayuda a coordinar la formación de colonias y a crear comunidades, mediante señales químicas oscilantes comparables a las ondas de radio. Estas señales pueden controlarse, haciendo posible nuevas terapias para combatir enfermedades o para desarrollar tratamientos alternativos.

Una nueva investigación dirigida por la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), en Estados Unidos, ha descubierto que las bacterias se comunican con sus descendientes mediante una señal química análoga a las transmisiones de radio. Utilizan esa información, compartida en forma intergeneracional, para asociarse en comunidades y extenderse mediante biopelículas.

Las células bacterianas emplean ondas de señales químicas para codificar información y coordinar la formación de colonias: si una célula determinada se adhiere a una superficie está influenciada por la forma específica de esas oscilaciones, en un proceso similar al almacenamiento de información en las ondas de radio AM y FM.

El sorprendente hallazgo, que forma parte de un nuevo estudio publicado recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), permitirá comprender en mayor profundidad a las bacterias organizadas en comunidades de biopelículas, que en términos de salud humana son capaces de causar enfermedades pero también de ayudar en los procesos digestivos. Además, pueden facilitar el desarrollo de tecnologías emergentes y sostenibles, por ejemplo para generar energía limpia.

Mensajes entre generaciones

Según una nota de prensa, los investigadores demostraron que los niveles de concentración de una molécula mensajera, denominada diguanilato cíclico, aumentan y disminuyen en patrones claramente definidos con el tiempo y entre generaciones de bacterias. Dichas señales aportan datos para que las bacterias puedan integrarse y crear comunidades bacterianas en diferentes ámbitos, como todo tipo de superficies o incluso en tejidos y órganos del cuerpo humano. 

Hasta el momento, los científicos sabían que cuando una bacteria detecta una superficie comienza a producir diguanilato cíclico, que a su vez hace que la bacteria se adhiera a la superficie. Pero la investigación estadounidense añade nuevas dimensiones a la comprensión científica de los mecanismos que conducen a la creación de biopelículas, ampliando el paradigma actual.

En el nuevo estudio, los científicos lograron describir cómo las bacterias se comunican sobre la existencia de una superficie utilizando señales de diguanilato cíclico. Lo más llamativo es que una célula puede transmitir ondas de señal de diferentes alturas y frecuencias a sus descendientes, como sucede en las transmisiones de radio.

En la modulación de amplitud de radio AM, se codifica una señal específica en función de la amplitud o la altura de una onda de radio. En tanto, en la modulación de frecuencia de radio FM se codifican señales por el número de oscilaciones en la onda, durante un período de tiempo determinado.

Comunicaciones masivas entre bacterias

Como en el universo de las bacterias estas señales oscilantes similares a las ondas de radio pueden influenciar el comportamiento de muchas células al mismo tiempo, los especialistas creen que su investigación permitirá desarrollar una nueva forma para controlar o ajustar la formación de biopelículas, dado que las señales químicas funcionan como comunicaciones masivas para las bacterias.

Aunque ya estaba claro que la concentración de diguanilato cíclico aumenta en las bacterias sensibles a la superficie y funciona como un "interruptor molecular" para la formación de biopelículas, los científicos dirigidos por el investigador Calvin Lee demostraron en el nuevo estudio un comportamiento mucho más complejo e “inteligente”.

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En definitiva, comprobaron que las señales intracelulares del mensajero químico no solo aumentan en las bacterias sensibles a la superficie: dichas señales se transmiten cooperativamente a través de múltiples generaciones de células, mediante oscilaciones que experimentan modulación de amplitud y frecuencia. En el campo de la salud humana, si estas señales pueden controlarse se abre un nuevo camino para poder detener la expansión bacteriana en los casos nocivos, o propiciarla cuando la misma sea positiva.

Referencia

Broadcasting of amplitude- and frequency-modulated c-di-GMP signals facilitates cooperative surface commitment in bacterial lineages. Calvin K. Lee et al. Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2112226119