Bacterias se suicidan para que sus células hijas tengan una vida mejor y más libre

Un tipo de bacteria se suicida por el bien de sus hijas

Las bacterias se sacrifican cuando su biopelícula deja de ser agradable para vivir. Sus crías aprovechan para escapar y trasladarse a lugares más fértiles.

Las biopelículas están por todas partes en la naturaleza, adheridas a las superficies. Es la placa de los dientes, da olor y sabor al queso y forma la sustancia viscosa de las piedras en el agua y, en tiempo húmedo, en las tarimas del jardín. Está formada por una comunidad estructurada y compleja de microorganismos, adheridos a una superficie mediante un limo autoproducido.

Todos juntos en la biopelícula

Vivir en una biopelícula ofrece numerosas ventajas a las bacterias. Por ejemplo, protege contra los enemigos naturales y permite a las bacterias retener y distribuir el agua y los alimentos de forma eficaz. También ofrece mayor resistencia a sustancias tóxicas para las bacterias, como los antibióticos. Así que los organismos microscópicos se benefician enormemente de agruparse, pero si las condiciones para la supervivencia se deterioran por cualquier motivo, es vital que también tengan la oportunidad de abandonar la biopelícula. En tal situación, a las bacterias les gustaría trasladarse a un entorno más hospitalario, pero no siempre es fácil escapar de la capa viscosa. Sin embargo, hay una especie bacteriana que ha encontrado una solución para ello.

“Para la bacteria Caulobacter crescentus, la biopelícula se convierte en una especie de prisión eterna: una vez que las células se adhieren a una superficie con el potente pegamento microbiano, no pueden abandonar la biopelícula”, explica el microbiólogo Yves Brun, profesor de la Universidad de Montreal. “Pero cuando estas células adheridas se dividen y multiplican, sus células hijas no adheridas tienen la opción de unirse a la biopelícula o alejarse nadando”.

Las células liberan su ADN

¿Cómo deciden las células si se quedan en la biopelícula o nadan mar adentro? “Ya demostramos en 2010 que el ADN de las células de Caulobacter se libera cuando mueren en la biopelícula. Este proceso desacopla parcialmente las células hijas de la capa mucosa, favoreciendo así su salida de las biopelículas, donde no es demasiado bueno quedarse. Donde aumenta la mortalidad, las hijas salen volando”, explica Brun.

Su equipo profundizó en esta estrategia de supervivencia para un estudio reciente, publicado en eLife, y trató de averiguar si esta muerte celular se produce al azar con una disminución de la calidad ambiental o si es un proceso regulado que responde a una señal específica. “Demostramos que en Caulobacter existe un proceso de muerte celular programada que hace que algunas células se sacrifiquen cuando las condiciones de la biopelícula se deterioran”, explica la investigadora principal, Cécile Berne. “Este mecanismo se conoce como sistema toxina-antitoxina. Utiliza una toxina que ataca una función vital del organismo y un antídoto asociado, la antitoxina”, explica. “La toxina es más estable que la antitoxina. Cuando se inicia la muerte celular programada, la cantidad de antitoxina se reduce, lo que provoca la muerte del organismo”.

Cuando el oxígeno escasea

“Hemos demostrado mediante genética y microscopios que el sistema toxina-antitoxina se activa cuando el oxígeno escasea. A medida que una biopelícula crece, las células compiten cada vez más por el oxígeno disponible y las condiciones ambientales empeoran”, afirma Berne. Como resultado, parte de la colonia bacteriana muere, liberando el ADN de la bacteria, lo que permite la propagación de sus células hijas vivas a lugares más fértiles. Esto evita la superpoblación y puede mejorar potencialmente las condiciones de vida de la biopelícula.

Impacto en nuestra vida cotidiana

Las biopelículas tienen efectos tanto positivos como negativos en nuestra vida cotidiana. Las bacterias que viven en biopelículas se utilizan en la producción de alimentos, el tratamiento de aguas residuales y la limpieza de suelos contaminados. “Lo molesto es que vivir en una biopelícula, con todos los beneficios y la protección que proporciona, es también una estrategia empleada por las bacterias patógenas para hacerse más resistentes a los antibióticos”, advierte Brun. “Averiguar los mecanismos que determinan el equilibrio entre las células que se unen a la biopelícula y las que deciden alejarse de ella puede ayudarnos en la lucha contra la resistencia a los antibióticos”. “Nuestro objetivo es poder manipular este proceso y ser capaces de estimular o abortar el crecimiento de biopelículas, según nos convenga”.

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