En la década de 1970, los biólogos comenzaron a observar un fenómeno social notable en las bacterias. Hacía tiempo que sabían que las bacterias individuales podían detectar y buscar nutrientes en su entorno, un fenómeno conocido como quimiotaxis.
Lo que no se habían dado cuenta era que las bacterias podían comunicarse entre sí mediante moléculas señalizadoras. De esta manera, las bacterias pueden detectar la presencia de otras y regular su comportamiento en consecuencia, como volverse bioluminiscentes o formar biopelículas cuando su densidad alcanza un cierto nivel crítico.
Y eso plantea algunas preguntas interesantes sobre cuán sofisticados se han vuelto estos esquemas de comunicación social. Por ejemplo, ¿pueden usarse para advertir a otras bacterias de amenazas potenciales, de la misma manera que las bandadas de pájaros o los bancos de peces se separan cuando son atacados por un depredador?
Señales de peligro
Ahora han surgido pruebas de que la comunicación bacteriana puede ayudar a los organismos a percibir el peligro existencial, lo que permite que otros organismos se mantengan alejados, dicen Trung Phan de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Shengkai Li de la Universidad de Princeton y sus colegas, que han estado experimentando con el caballo de batalla bacteriano. Escherichia coli.
Este grupo observó el fenómeno mediante un experimento enrevesado en el que el equivalente bacteriano de un “agujero negro” barre irreversiblemente cualquier organismo que cae en él. Este agujero negro consiste en una placa de Petri llena de nutrientes pero con un agujero central por debajo del cual fluye una corriente de fluido que barre cualquier bacteria que entre en él.
El plato también contiene trinquetes en forma de embudo que permiten que las bacterias se muevan hacia el agujero negro pero no se alejen de él; de la misma manera que la gravedad atrae objetos hacia los agujeros negros astrofísicos. Esto tiene el efecto de arrear gradualmente a las bacterias. E. coli Hacia el agujero negro.
Sin embargo, el flujo de fluido hacia el agujero es relativamente lento y permite la difusión de señales químicas fuera del agujero negro. Esto es así hasta que la bacteria cruza el equivalente a un horizonte de sucesos, donde el flujo se vuelve lo suficientemente rápido como para barrer también las señales de comunicación. En este punto, las señales se detienen y la bacteria ya no puede comunicarse con su colonia.
Es fácil imaginar que un agujero negro de estas características acabaría barriendo a toda la colonia. Pero Phan, Li y sus colegas descubrieron que, en la práctica, ocurre exactamente lo contrario: las bacterias aprenden a mantenerse alejadas. “Alrededor del agujero negro se forma una zona despejada y desocupada en la que no entran las bacterias”, afirman los investigadores.
Al modelar el proceso de comunicación entre las bacterias, Phan, Li y sus colegas creen haber descubierto el motivo. “Está claro que las bacterias reales detectan los nutrientes (deben encontrar comida para sobrevivir) y también la presencia de otras bacterias y responden a su presencia”, afirman.
Habilidades de supervivencia
Cuando la señal de otras bacterias es fuerte, permanecen juntas. Pero “a medida que las bacterias desaparecen en el agujero de salida, la concentración de moléculas señalizadoras disminuye, en esencia, una advertencia para que las otras bacterias se mantengan alejadas”, dicen Phan, Li y compañía. Como resultado, las bacterias se agrupan en alguna otra área alejada del agujero negro.
Esto es inesperado, sobre todo teniendo en cuenta que no hay una caída en la concentración de nutrientes. “El sorprendente resultado experimental [is] “El aumento de la comunicación dentro de una alta densidad de población supera fácilmente la falta de alimentos en esa región”, concluyen los investigadores.
Está claro que E. coli Las bacterias han evolucionado para advertirse mutuamente de una catástrofe inminente. “Las bacterias pueden realizar colectivamente tareas complejas que son fundamentales para la supervivencia de la población mediante el intercambio de información”, afirma el equipo.
Ahora será interesante ver cuán extendido está este comportamiento y si otras especies bacterianas se comportan de manera similar o han desarrollado respuestas aún más sofisticadas.
Ref.: Física social de las bacterias: cómo evitar un agujero negro de información : arxiv.org/abs/2401.16691