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Los microorganismos se organizan en biofilm
( Publicado en Revista Creces, Agosto 1998 )
Las comunidades se desarrollan por la interacción de los individuos que les
permite vivir en conjunto. En un comienzo, un pequeño número de ellos
encuentra un lugar donde ubicarse. Mas tarde va llegando un mayor numero
de individuos, creciendo así la comunidad. En algún momento el proceso hace
necesario que los individuos se comuniquen entre si, para asegurar su
defensa, proveerse de alimentos v organizar el retiro de desperdicios. Esta
descripción, que podría corresponder al nacimiento de una aldea, es lo que
también sucede con los microorganismos.
En 1996, se describió la propiedad que tenían los microorganismos de organizarse en
biofilms, que muy bien adheridos a alguna superficie era muy difícil removerlos
(Creces, Diciembre 1996, pág. 22). El hallazgo resultaba novedoso, ya que siempre se
había mirado a las bacterias como unidades independientes, que no necesitaban
asociarse para sobrevivir. Sin embargo, a medida que se ha ido estudiando este
fenómeno, se ha ido afirmando el concepto de que las bacterias poseen un sofisticado
mecanismo de comunicación que les permite actuar como un conjunto, y organizarse
en conspicuas estructuras multicelulares. Más aún muchas bacterias han desarrollado
mecanismos para adherirse a superficies sólidas, y de este modo llegar a establecer
complejas comunidades, que se han denominado biofilms.
Hasta ahora era un misterio cómo estas bacterias se lograban comunicar entre sí, para
coordinar su comportamiento. David Davies y sus colaboradores, de las Universidades
de Montana, Iowa y Rochester, están logrando aclarar el problema y entender como
estas bacterias pueden actuar como un todo multicelular (Science, vol. 280, Abril 1998,
pág. 295). Ellos han individualizado una molécula que secretan las bacterias y que les
permite comunicarse entre sí. Se trata de una lactona homoserina acetilada (Acyl-HSL).
El proceso de organizarse en biofilms a veces es beneficioso, como es el caso de Ia
"Pseudomonas fluorescens", que forman biofilms en las raíces de las plantas
previniendo así el crecimiento de hongos patógenos. Sin embargo, la mayoría de las
veces, éste es muy dañino. Se forman los biofilms, por ejemplo en las paredes de los
equipos industriales y desde allí contaminan el producto. Otras veces, bacterias
aeróbicas organizadas en biofilms, se instalan en las cañerías de agua y allí reducen el
azufre a sulfuro de hidrógeno, un agente muy corrosivo que hace agujeros en las
cañerías. También suelen instalarse en los chips de computación, y allí actúan como
conductores e interfieren con las señales electrónicas. Son las mismas placas las que se
forman en los dientes y favorecen la formación de caries. En el área médica son
también un problema, ya que se instalan en los catéteres, en los implantes médicos, en
los lentes de contacto, en los audífonos, en los dispositivos intrauterinos, produciendo
infecciones intrauterinas, etc. Una vez formada la placa, es muy difícil erradicarlos y
son extremadamente resistentes a los agentes antimicrobianos.
Como se organizan
Según Davies, que ha usado en sus estudios a la bacteria "Pseudomona aeruginosa",
ha logrado demostrar que la comunicación entre célula y célula se realiza a través de
una molécula que ellas sintetizan. Se trata de una “lactona homoserina acetilada”
(acylHSL). Esta sustancia actúa como una molécula externa que controla además una
plétora de fenómenos, como es la bioluminiscencia, la síntesis de exoenzimas y la
producción de factores de virulencia.
El acyl-HLS es secretado por las bacterias y se acumula en el medio, en porción al
número total de células. En esta forma ellas tienen un índice de la densidad
poblacional, lo que les es vital controlar para el equilibrio de la vida del conjunto.
Todo el proceso se inicia con algunas bacterias libres, que nadan hasta reconocer una
superficie a la cual se adhieren firmemente. Para ello las bacterias requieren de flagelos
para su desplazamiento y de sustancias superficiales adhesivas. Más adelante, una vez
que las primeras células se han adherido, comienzan a crecer y multiplicarse y al
mismo tiempo reclutan más células adicionales (ver figura).
Se van formando así las placas unidas por fibras de polisacáridos, que también ellas
secretan, hasta estructurar un verdadero nudo de tallarines. En la medida que la
arquitectura se consolida, se van formando pilares o verdaderas callampas, con
espacios de canales interiores que les permite intercambiar agua con nutrientes
disueltos en ella. Estos mismos canales sirven también para retirar productos de su
metabolismo, haciendo las veces de un verdadero sistema circulatorio primitivo. El
intercambio es perfecto, algunos microbios liberan hidrógeno, mientras otros lo
absorben para reducir el dióxido de carbono a metano. Allí nada se pierde, porque
incluso las bacterias que mueren son digeridas por otras. Por otra parte, los
polisacáridos que se forman a su alrededor estructuran una verdadera coraza, y todas
las bacterias contribuyen para hacerla más resistente. Por esta estructura y por su
fuerte adhesión a una superficie, su tratamiento y remoción se hace muy difícil. Por eso
todas las recomendaciones actuales están dirigidas a impedir su formación.
Como se comunican entre si
Davies y colaboradores hicieron un importante descubrimiento al individualizar una
molécula clave, sintetizada por la bacteria "Pseudomona aeroruginosa". Se trata del
acyl-HSL que ellas normalmente sintetizan. Lo interesante es que las mismas bacterias
mutantes, que no son capaces de sintetizar el acy-HSL, son también incapaces de
iniciar la formación del biofilm. Ello a pesar que son capaces de producir la misma
cantidad del polisacárido extracelular que es el que las aglutina. Por otra parte, el
agregado de la molécula sintética de acyl-HSL, les restablece la capacidad de formar el
biofilm. Todo parece indicar que la presencia de esta sustancia inicia un proceso de
diferenciación, que eventualmente lleva a la maduración del biofilm. El trabajo de
Davies aporta un antecedente interesante, pero es sólo el comienzo del conocimiento
de un proceso muy complejo que requiere de mayores investigaciones para su total
esclarecimiento.
Artículo extraído de CRECES EDUCACIÓN - www.creces.cl