Quorum Sensing, el idioma de las bacterias

quorum sensing

    por Mariana Valles Ramos 

Desde el momento en que se descubrió que las bacterias son capaces de comunicarse entre si, ya no se ven más como organismos simples. Su comunicación es llevada a cabo mediante la producción de compuestos químicos, cuya concentración aumenta  en relación a su población.

Se denomina Quorum Sensing  al fenómeno que ocurre cuando una población de bacterias produce una acumulación de compuestos químicos específicos. Estos son captados  en ciertas concentraciones  por los miembros de la población, e indican que existe una cantidad de individuos importante y suficiente para iniciar un nuevo comportamiento. Este comportamiento es básicamente un cambio en la expresión génica  de los organismos, es decir, cierta información genética presente en las bacterias que se encontraba  ‘’apagada” se activa para iniciar una función que la bacteria no realizaba antes. Esta  nueva función o comportamiento es realizado con el propósito de realizar un cambio en el ambiente de maneras que  no podrían realizarse con células individuales.

nuevasNuevas investigaciones han encontrado que estas señales no solo son útiles para comunicarse con una misma especie es por ello que en los siguientes párrafos se expondrán los nuevos descubrimientos en el estudio de las señales químicas, los tipos de interacciones que poseen las bacterias con el entorno, las relaciones de Quorum sensing  benéficas  y no benéficas así como su modificación.

  ¿Cómo se agrupan las bacterias entre sí?

agrupanExisten varias maneras en que las bacterias pueden trabajar en conjunto con otros organismos, el acomodo en colonias, biopelículas, nichos y rizosferas son los más frecuentes e interesantes. Estos  tipos de organización son el equivalente a lo que en la biosfera es conocido como ecosistemas, pues dentro de estos sistemas existen diferentes interacciones dinámicas entre microorganismos de la misma o diferente especie, llegando incluso a la formación de organismos más complejos como plantas.

Para que una bacteria sea capaz de sobrevivir dentro de su nicho o comunidad microbiana, debe de desarrollar ciertas características que la hagan competente con otras plantas o bacterias. Esto precisamente es posible gracias a las expresiones génicas específicas que son desarrolladas gracias a diferentes fenómenos.  El Quorum sensing es uno de los más importantes pues permite la coordinación de acciones por medio de la comunicación bacteriana.

 

Quorum Sensing como herramienta positiva.

Investigaciones recientes han dejado ver que existe una gran cantidad de moléculas utilizadas como forma de comunicación entre células bacterianas. Esta diversidad se debe al tipo de gen  y al receptor de la señal que posea, pues para cada receptor es necesaria una señal química diferente, ya que actúa de manera similar a una llave con una cerradura. Dentro de las señales químicas que emiten las bacterias predominan la las acilhomoserín lactonas (AHLs) y los péptidos.herramientapos

En la naturaleza dentro de  sistemas como la rizosfera (interacciones entre raíces de las plantas y microorganismos) existen relaciones de cooperación mutua entre la planta y los microorganismos que resultan benéficos para el crecimiento de las especies involucradas. En estos sistemas las bacterias se encuentran adheridas a las raíces en delgadas y extensas  capas de microorganismos, que protegen a la planta en condiciones adversas. Un ejemplo de ello son las interacciones de ayuda mutua entre las leguminosas y los microorganismos fijadores de nitrógeno  reguladas por señales químicas producidas entre la planta y la bacteria. El inicio de la cooperación mutua, es decir, la relación simbiótica entre las especies es llevada a cabo cuando  existe una aglomeración de bacterias importante alrededor de las raíces de la planta. Dentro de estos sistemas algunas señales , específicamente las AHL’s son muy parecidas , incluso hasta llegar al punto en que la misma molécula es capaz de regular  a diferentes organismos, lo que permite suponer que existe una comunicación no especifica dentro de los ecosistemas sonde la misma señal puede utilizarse para fines distintos.

rizosfera

Quorum Sensing como herramienta negativa

 Así como el quorum sensing es útil para bacterias benéficas, también lo es para bacterias patógenas. Este tipo de bacterias utilizan el mecanismo para pasar como desapercibidas en ciertos  organismos y  atacar en el momento en que la densidad de población sea tan alta como para poder causar un daño. Estos fenómenos  suceden en los organismos que hospedan Salmonella o en la liberación de tóxicos que matan a peces de los cuales se alimentan posteriormente bacterias como Pfiesteria .

Gracias  a la ingeniería genética, los genes encargados de la producción de estas sustancias pueden modificarse en los microorganismos con el fin de detener la producción de las señales químicas.  Lo que da como resultado una modificación que paraliza el fenómeno de Quorum Sensing disminuyendo  la posibilidad de que plantas y animales se vean afectados por microorganismos. Implicación que otorga  una mayor resistencia a enfermedades.

Quorum Sensing  y el descubrimiento de nuevas aplicaciones.

                   En los últimos anos la investigación acerca de la comunicación entre bacterias basada en el Quorum Sensing ha llevado a  una comprensión de cómo estos organismos viven en conjunto. Este conocimiento  ha descifrado la forma  en que las funciones celulares son reguladas por las bacterias. Un conocimiento más profundo del Quorum sensing  puede llegar a ser una de las herramientas más importantes para la manipulación de funciones bacterianas  y  con ello poder controlar la interacción de los microorganismos con organismos más complejos, como las plantas, los animales. Por otro lado el diseño de estrategias anti-Quorum sensing puede controlar la manifestación de enfermedades en tejidos vegetales, lo cual puede lograr importantes aplicaciones dentro del ámbito de la Agricultura

.asi como

Referencias

Rojas M. (2011), Quorum sensing en la asociación beneficiosa de las bacterias con las plantas. Revista Colombiana de Biotecnología, vol. XIII, núm. 2 . Colombia: Universidad de Colombia. Recuperado de: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=77621587012.

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