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Bacterias: ¿Hola, muchachas, somos bastantes para empezar la guerra?

2003-01-31

Bacterias bioluminiscentes

La historia comienza allá por los años 60. En el mar había seres luminosos tales como peces y calamares. Se descubrió que muchos de ellos debían su luz a una bacteria que habitaba dentro de sus órganos. La bacteria en cuestión era la Vibrio fisheri. También se descubrió otra cosa sumamente interesante, ocurría que las bacterias estaban 'apagadas' hasta que había un número suficiente de ellas como para producir una luz apreciable. Mientras había pocas, estaban sin producir luz.

Por tanto -se dijeron- es que las bacterias dialogan entre sí para saber si están sólo unas pocas o ya hay suficientes para producir luz.

Se había intuido la extraña vida social de las bacterias.

La Vibrio fisheri, también se encuentra viviendo en estado libre, y le pasa lo mismo. Si su número es pequeño no luce; pero al alcanzar una cierta densidad de individuos empiezan a emitir luz.

¿Cómo dialogan las bacterias? Lo hacen mediante la difusión en el agua de una sustancia de estrambótico nombre (en inglés, no me atrevo a traducirlo): N-(3-oxohexanoyl)-homoserine lactone (o N-acyl homoserine lactone or AHL).

Para demostrar que esta sustancia era la que la que servía para que las bacterias se comunicaran, cultivaron V. fisheri y antes de que hubiera suficiente número para producir la bioluminiscencia añadieron AHL. El resultado fue que esas bacterias empezaron a emitir luz.

A este tipo de sustancias que sirven para que las bacterias dialoguen y lleguen a actuar si hay 'quorum', se las llama 'quorum sensing'.

No sólo para la bioluminiscencia

Durante casi dos décadas se pensó que aquello del 'quorum sensing' era algo que tenían solamente las bacterias bioluminiscentes; pero a principios de los 90 quedó absolutamente claro que no era así. Este mecanismo está ampliamente extendido en el mundo bacteriano y controlan desde la síntesis de antibióticos en la Erwinia carotovora (), hasta la producción de factores virulentos en bacterias patógenas.

Prestemos atención a la última frase, para producir factores virulentos muchas bacterias patógenas necesitan que haya quorum. Es decir, en bajas densidades no son patógenas, empiezan a serlo en altas densidades. No es que en baja densidad produzcan pocas toxinas, es que no las producen.

Un ejemplo de este mecanismo lo encontramos en la bacteria Pseudomonas aeruginosa, que es una bacteria patógena, el agente virulento es la elastasa. Las bacterias no empiezan a producir elastasa hasta que hay 'quorum'. Mientras la densidad es pequeña son inofensivas: no producen nada de elastasa. Más datos aquí.

En los últimos años se han encontrado muchas bacterias con esa propiedad: empiezan a producir sustancias virulentas cuando su densidad alcanza un cierto umbral.

¿Para qué sirve la coordinación?

Las sustancias 'quorum sensing' no cabe duda de que regulan la vida social de las bacterias, pero ¿para qué necesitan las bacterias vida social? La respuesta es en un entorno cambiante las bacterias necesitan responden rápidamente y el diálogo las ayuda. Por ejemplo, de repente entra en su entorno un nuevo microorganismo que se nutre de lo mismo que ellas, ¿no sería bueno iniciar una guerra química -empezar a producir toxinas- contra el invasor?, ¿no sería bueno que la primera bacteria que detecta la invasión dé la voz de alarma? Dar la voz de alarma -la señalización por quorum sensing- es una ventaja adaptiva y produce presión selectiva.

Analicemos un momento qué ventajas tiene, para un patógeno humano, el empezar a producir elementos virulentos coordinadamente. Podríamos titular este apartado como:

Ataque por sorpresa

Nuestro sistema inmunológico es muy bueno; tanto que es difícil que unas pocas bacterias no sean eliminadas por él; pero no actúa de repente, necesita un cierto tiempo para preparar todas las armas.

Si entran unas pocas bacterias, con unas pocas armas pueden combatirlas. La batalla la gana el sistema inmunológico.

Pero observen lo que hacen bacterias patógenas como la Pseudomonas aeruginosa, entran en el organismo sin que produzcan ninguna sustancia que las delate como enemigos -son un caballo de Troya-. El sistema inmonológico no empieza a prepararse porque ni siquiera sabe que tiene un enemigo. Cuando la densidad de Pseudomonas es suficiente, empiezan -todas a la vez- el ataque. El sistema inmunológico, se da cuenta de que tiene enemigos, pero tiene muchos, muchos enemigos, y pocas armas. Empieza a producir armas a todas velocidad... pero es tarde: ha perdido la batalla.

Luchar cortando las comunicaciones

Vemos que para empezar la guerra las bacterias necesitan saber que son muchas. Un modo de evitar que empiecen la guerra -que empiecen a producir sustancia virulentas- es impedir que se enteren que son muchas. Para ello basta con inhibir la sustancia 'quorum sensing'.

Esta nueva línea de ataque a las enfermedades bacterianas me parece fascinante por varias razones. La primera es que toda nueva línea de ataque a la enfermedad siempre es buena; pero, además, en este caso, hay una segunda poderosa razón. Se trata de que no induce la resistencia debido a la evolución.

Me explico.

La evolución, la selección natural -esa cosa que según los creacionistas religiosos de todo pelaje- no existe, está produciendo una obsolescencia de los antibióticos.

Los antibióticos atacan a las bacterias: las matan.

Las bacterias de una misma especie no son clones, tienen variaciones individuales. Unas aguantan mejor los antibióticos que otras.

Pensemos por un momento que sufrimos una infección de una bacteria patógena. Nos dan penicilina que destruye al 99,999999% de las bacterias. Estamos salvados.

Es posible que estemos salvado, pero si algunas de esas bacterias que se han salvado y que son resistentes a los antibióticos infectan a otra persona, ¿qué medicina usamos para combatirlas?

Dado que los antibióticos producen una mortalidad diferencial, son un elemento tremendamente eficaz de selección artificial -evolución- que crea seres resistentes a los antibióticos.

Por esto, cada vez se están encontrando mayor número de bacterias que resisten los antibióticos clásicos. Enfermedades que parecían vencidas vuelven a ser un problema, como por ejemplo la tuberculosis.

¡Ojalá los creacionistas llevasen razón y la evolución fuera un cuento chino de Darwin!

Imaginemos ahora que detectamos la infección por una bacteria, cuya virulencia se controla por 'quorum sensing', antes de que hayan llegado al 'quorum'. Si en ese momento hacemos llegar al enfermo sustancias inhibidoras de la comunicación -de la sustancia que produce en 'quorum sensing'- habremos logrado hacer inofensivas a dichas bacterias. No habrá enfermedad.

Estaremos infectados pero no habrá enfermedad.

Y lo que es mejor: no hay muerte selectiva de bacterias: no hay presión evolutiva. El mecanismo no quedará obsoleto como los antibióticos.

¿Interesante, verdad?

Otra forma de ataque: engañar al enemigo, que se crean que ellos son muchos y nosotros pocos

Otra forma de ataque puede ser la contraria. Imaginemos que detectamos la infección cuando todavía hay muy pocas bacterias. Introducimos la sustancia de 'quorum sensing' con lo que las bacterias -engañadas- empiezan a producir la sustancia virulenta.

Lo hacen en muy poca cantidad porque son muy pocas. El sistema inmunológico empieza a funcionar... es decir, empieza crear armas y a destruir bacterias. Antes de que la cantidad de bacterias sea peligrosa, ya hay un arsenal que lucha contra ellas. La bacteria pierde. El sistema inmunológico gana.

No sólo hemos ganado una batalla -como hacían los antibióticos-; sabemos que ganaremos todas las batallas pues no hay presión selectiva que haga mejorar al enemigo. Mejor dicho, la presión selectiva es mínima.

Con los dos métodos descritos de engaño en las comunicaciones del enemigo, vencemos uno de los principales problemas de los antibióticos: que producen la evolución del enemigo.

El problema es que cada bacteria tiene su propio 'quorum sensing' y hay que crear los anti-quorum-sensing de modo individual para cada especie. ¡Qué bueno sería que todas las bacterias hablasen el mismo idioma!

El esperanto de las bacterias

Bonnie Bassler de la Universidad de Princeton recientemente ha recibido el 'MacArthur Fellowship' por sus investigaciones en el 'quorum sensing'. Ha descubierto los genes implicados y algo bastante sorprendente, además de un sistema de crear quorum específico hay otro que lo utilizan muchas especies de bacterias. Los estudios son preliminares, pero incluso hay quienes cien que es un mecanismo que utilizan todas las bacterias.

El nuevo mecanismo sirve para saber si en su proximidad hay un número suficiente de bacterias de otras especies. ¿Suficiente para qué -se preguntarán ustedes-? Suficiente para demostrar a la bacteria que está rodada de otros organismos.

Pensemos en una bacteria intestinal, que está en el exterior. El número de bacterias que la rodean de su misma especie o de otras diferentes es pequeña. Si entra en el huésped, se encontrará rodeado de trillones de bacterias de cientos de especies. Al saber que está dentro, puede cambiar su modo de funcionar.

Si estamos ante un patógeno que sólo empieza a emitir sustancias virulentas en presencia de muchas especies, podemos atacarlas mediante los métodos que hemos dicho antes: 'caballo de Troya', anticipnado el 'quorum'. La diferencia es que ahora una misma sustancia sirve para muchas especies.

Resumen

Las bacterias se comunican entre sí para saber su densidad de dos modos mediante la emisión de sustancias que se llaman 'quorum sensing'

Hay dos tipos de QS:
1.El que indican el número de individuos de la misma especie.
2.El que indica el número de individuos de otras especies.

Se podrán hacer medicinas basándose en:
1.Engañar a las células para que no sepan que han alcanzado el umbral en el que pueden empezar a lanzar sustancias virulentas.
2.Cuando todavía hay muy pocas bacterias, engañarlas, haciéndolas creer que hay muchas, para que empiecen a soltar las sustancias virulentas y con ello el sistema inmunológico tome control a tiempo.
3.Este tipo de medicinas, al contrario que los antibióticos, no inducen la mutación de los agentes patógenos.

LA MALA NOTICIA
Todavía no hay ninguna medicina. No hay nada más que ideas y ya se sabe que desde las primeras ideas hasta la medicina final -si es que hay medicina final- pueden transcurrir entre diez y veinte años.

LA PRIMERA IDEA DE ESTE TRABAJO me la dio: http://www.newscientist.com/inprint/previous/20030104.jsp (artículo de Geoff Watts, haz el amor y no la guerra)
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SE ME OLVIDABA: ¿Para qué les sirve a las bacterias bioluminiscentes lucir todas a la vez? Lo del camuflarse hasta que son muchas, para impedir el ataque del sistema inmológico, lo entiendo. Lo de esperar a estar rodeadas de cientos de especies como señal de que se está dentro del huésped, lo entiendo; pero ¿de qué sirve esperar para lucir?

¿Me permitís que lo cuente otro día?

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Observación: esto sólo son notas en borrador para mis programas de radio; si alguien quiere una versión más elaborada, por favor, que me la pida.

Enviado por flexarorion a las 06:55 | 31 Comentarios | Enlace

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Comentarios

1

De: María Fecha: 2003-04-01 21:38

Soy una estudiante de Ciencias Ambientales de la Universidad Rey Juan Carlos.Estamos realizando un seminario sobre la bioluminiscencia y estariamos interesadas en recibier información sobre este tema. Cualquier dato que nos pueda facilitar será agradecido. Gracias por su colaboración.

2

De: Jon Carrion Aranceta Fecha: 2005-11-03 11:45

somos un grupo de estudiantes de biologia de la upv-ehuque etsamos realizando un seminario sobre el quorum sensing en bacterias, especialmente en Vibrio, por favor le agradeceriamos que nos enviase la mayor informacion posible sobre el tema

3

De: paola Fecha: 2005-11-24 17:43

Soy estudiante de Quimica de la UPN de Colombia, estamos realizando una revista de biologia donde su tema central es el quorum sensing. Le agradeceria mayor informacion!!!

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De: Maria Fecha: 2006-01-10 07:17

Lei el 1 articulo que habla sobre la inmonologia, muy interesante. Yo que naci con el problema del asma y alergias se lo importante de tener mi sistema inmonoligico bien. Es por eso que hace un año mi esposo comenzo a trabajar con la compañia 4Life Research haciendo red de mercadeo y a la vez comenzamos a usar su producto llamado TRANFER FACTOR PLUS el cual es compuesto de calostro que eleva las defensas a un 437%. Le puedo decir que ya no tengo necesidad de usar otro medicamento del asma ni para las alergias; este producto tambien me ayudo con la depresion y la ansiendad. Si quiere mas informacion sobre este descubrimiento mandeme un e-mail a (dasamanil@juno.com) sino puede ir a la pagina www.4life.com. Me gustaria que me escribiera y me diera su opinion. La compañia y sus productos estan en el PDR.

5

De: marie rivera Fecha: 2006-02-06 22:03

Hola, estoy interesada por saber de Transfer factor plus.me interesa saber mas, gracias

6

De: Oscar Gonzàlez Fecha: 2006-02-27 03:10

Hola mi nombre es Oscar y soy estudiante de la carrera QFB en la Facultad de Quìmica de la UNAM, y llegue a tu pàgina porque estamos viendo el tema de Quorum Sensing en la clase de bacteriologia.

Te felicito por abordar temas tan imporatntes e interesantes, me gustaria poder escucharte por radio podrias decirme en que estaciòn y a que hora pasa tu programa de radio, y si es posible mandarme la versiòn màs elaborada.
Gracias.
Saludos Oscar¡¡¡

7

De: Ivan Fecha: 2006-03-26 21:55

Soy estudiante de preparatoria;requiero de un correo para realizar una entrevista. Agradeseria que me proporcionaran el correo de Oscar estudiante de QFB.
Gracias.

8

De: Gustavo Fecha: 2006-05-06 04:43

Hola, me ha parecido muy interesante la historia que has colocado aqui.
La verdad es que soy un fanático del QS desde que lo tuve que estudiar en la universidad.

Ahora, un solo comentario. Aunque yo creo en la teoría evolutiva, me parece que no has captado bien lo que dice el creacionismo científico. No es que niegue la evolución... al menos no en ese punto, asi que ojo con darlo por sentado.
Estudia mejor esa área. Tal como el QS, puede que te lleves una sorpresa.

9

De: MIRIAM ESTHER LAZO SANCHEZ. Fecha: 2006-05-08 19:12

PUES QUE ESTA MUY INERESANTE Y ME GUSTARIA SABER MAS ..

10

De: FRANCISCO JAVIER CECILIO SANTIAGO Fecha: 2006-06-27 00:42

Hola soy estudiante de hidrobiología y me interesa el aspecto toxicológico de Vibrio fisher. podria mandarme información a cerca del tema?

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De: cesar churrango Fecha: 2006-08-05 23:55

v vbnb

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De: luis Alvarez Fecha: 2006-09-14 02:42

si quieren saber de los factores de transferencia envienme un correo yo tengomas informacion sobre esto.cucse_lf@hotmail.com

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De: angel Fecha: 2006-09-17 18:59

me gusto la explicacion que le das y la facilidad con lo que lo dises, y a unque no estudio nada de vacterias y esa cosas me intereso mucho, y me gustaria que me pasaras la continuacion de este tema.

gracias

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De: Francisco Fecha: 2006-09-22 22:30

acabo de entrar en este espacio casi por casualidad, y respaldo la información de María acerca de los factores de transferencia, es verdad y estan revolucionando el mundo de la salud desde una compañía de los complemente nutricionales, el problema es que las empresas farmaceúticas no quieren ruidos que las molesten y la cultura es una barrera para que empiecen a entrar en nuestras mentes esta nueva y revolucionaria de promover y tener buena salud

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De: esteban Fecha: 2007-02-13 04:51

hola me gustaria charlar con QFB catedraticos de otos paises de preferencia. para intercambiar informacion sobre modelos estudiantiles de preparatoria o bachillerato.

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De: esteban Fecha: 2007-02-13 04:53

mi correo es esteban_2873bmw@hotmail.com

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De: maría Fecha: 2007-03-21 21:08

hola, desearía saber sobre quorum sensing. gracias

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De: olga Fecha: 2007-05-22 19:14

segun su informacion no han descubierto nada todavia que ayude a destruir las vacterias. yo conosco algo que si puede con estas vacterias. soy madre de familia y tambien como otra persona que escribio uso el tranfer factor plus para mis hijos que eran asmaticos. es un exelente producto de 4life. ademas esta compania me ha dado ademas de salud libertad financiera, si te interesa escribeme a diazes@coqui.net refuerza tu sistema inmunologico y tu bolsillo a la vez. gracias

19

De: carlos Fecha: 2007-05-23 06:07

hola soy un estudiante de bioquica y estoy realizando un seminario sobre el Quórum sensing en bacterias, si disponen de alguna informacion que me sea util porfavor mandenla a mi correo gracias

el.gattoh@gmail.com

20

De: Carolina Mellado B Fecha: 2007-06-05 02:26

Hola, soy alumna deb Quimica Marina de la UCSC y necesito tu ayuda,ya que estoy realizando mi proyecto de tesis "ensayo de toxicidad, utilizando como indicador : Photobacterium phosphoreumes asi que para esto necesito toda la informacion de este tipo de bacterias luminiscentes.
desde ya muchas GRACIAS

21

De: martin Fecha: 2007-08-07 21:14

falta los nombres cientificos de las bacterias despues estasuper bueno

22

De: FLY Fecha: 2007-11-26 20:08

Despues de mucho buscar un compuesto alimentario para mejorar en salud lo mejor que he encontrado en el mercado son los factores de transferencia de 4life.Es la unica empresa que tiene patentado la extraccion de moleculas del calostro bovino.Es lo que diferencia con otros productos que esto no lo pueden ofrecer.Si alguien quiere mas informacion se la puedo ofrecer.

23

De: Mikel Fecha: 2008-01-25 11:06

Muy interesantes tu aportaciones. Apasionante el QS...

24

De: yo Fecha: 2008-02-27 20:18

nose nada

25

De: JAVIER ANDRADE GARCIA Fecha: 2008-03-24 19:07

me encuentro en una situaciòn muy especial, mi Padre despues de una operacion de una hernia, esta se le infecto y me informan que es a causa de una extraña bacteria, la cual no le permite que los tejidos cortados cicatricen, me podria informar que tipo de bacteria produce este problema?
gracias de antemano.

26

De: ismael Fecha: 2008-05-13 14:46

Me gustaria que alguien me respondiese a la siguiente duda, ¿cual es la ventaja evolutiva que da la producción de toxinas en el alimento?, pues las cepas que producen toxinas fuera del organismo del hospedador carecen de capacidad infectiva y solo pasan ellas o sus esporos a lo largo del intestino sin capacidad de dividirse.

Un saludo a todos

y gracias

27

De: Anónimo Fecha: 2009-06-17 20:11

me toman pueba de esto y no se como aserlo

28

De: jimena rodriguez Fecha: 2009-06-17 20:16

el sistema inmunilogico incllle distintos organos,tjidos y celulas ubicados en distintooos lugares del cuerpo.

29

De: CARLOS Fecha: 2009-07-02 23:38

HOLA AMIGOS SOY ESTUDIANTE DE AGROPECUARIA,SERA QUE ME PUEDEN AYUDAR CON LA HISTORIA DE ERWINIACAROTOVORA SE LO AGRADEZCO.

30

De: Gabriela Fecha: 2010-05-01 19:50

Hola, soy tesinista de la UNT Argentina, trabajo con Biofilm y productos naturales. Estoy probando como unos metabolitos bioactivos que aisle afectan al QS producido por Pseudomonas y Staphylococcus. Si bien como dijiste en el artículo no las matas el objetivo es q sean inocuas, y que mi compuesto sea potencialmente aplicable para el hombre.
Les agradeceria si me mandaran mas información.
Atte. Gabriela

31

De: Javier Duarte Fecha: 2010-05-27 21:43

Gabriela, que tal estoy trabajando en acuicultura en Argentina y tengo algunos problemas con las pseudonomas, quiza me puedas ayudar. por favor ponte en contacto mi correo es javitod78@yahoo.com
Javier