jueves, 22 de octubre de 2015

Comunicación entre bacterias a través de impulsos eléctricos

Noticia reproducida de la Agencia Sinc.
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Biofilm bacteriano teñido con marcador de potencial de acción azul. / UPF

Uno de los principales activos de nuestro cuerpo es el sistema nervioso. Nuestros pensamientos, nuestra inteligencia, la manera en la que percibimos el mundo a través de nuestros sentidos y cómo actuamos sobre él a través de nuestros músculos, dependen de la comunicación eléctrica entre células especializadas, las neuronas. Cada milésima de segundo, grandes cantidades de átomos cargados (iones) entran y salen de nuestras neuronas dando lugar a pequeñas corrientes eléctricas cuya propagación permite que distintas partes de nuestro cuerpo (en particular en nuestro cerebro) se comuniquen de forma muy eficiente.

Hasta el momento solo se había observado comunicación eléctrica en células relativamente complejas, empezando por los paramecios. Pero una investigación liderada por Jordi García Ojalvo, director del laboratorio de Dinámica de Sistemas Biológicos del departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (DCEXS) de la Universidad Pompeu Fabra (UPF), en estrecha colaboración con Gürol Süel, profesor asociado en el departamento de Biología Molecular de la Universidad de California San Diego (UCSD), demuestra que células tan simples como las bacterias usan señales eléctricas para comunicarse entre sí.

Las bacterias usan los canales iónicos para comunicarse entre sí cuando se encuentran en dificultades debido, por ejemplo, a la falta de nutrientes. Desde hace años se conoce que las bacterias tienen canales iónicos, estructuras que permiten a los iones entrar y salir de las células. De hecho, estas estructuras han sido cruciales para ayudar a los científicos a entender cómo son los canales iónicos de las neuronas de nuestro cerebro. Pero, hasta el momento, el uso que dichos canales tenían en bacterias era un auténtico misterio.


Biofilms produce synchronized oscillations in membrane potential.
Los autores lograron medir las oscilaciones del potencial de membrana entre las células de un biofilm. Esto indica que utilizan las descargas eléctricas para comunicarse entre ellas.

La investigación de Garcia Ojalvo y Suel, publicada hoy en la revista Nature, ha revelado que las bacterias usan los canales iónicos para comunicarse entre sí cuando se encuentran en dificultades debido, por ejemplo, a la falta de nutrientes. Esto pasa frecuentemente en biofilms bacterianos, colonias celulares en las que conviven millones de bacterias cuando estas se ven en condiciones adversas. Estas comunidades ayudan a las bacterias a sobrevivir mejor, y pueden llegar a constituir un problema clínico y medioambiental para los seres humanos, debido a su extrema resistencia a antibióticos y otros agentes desinfectantes.

Aplicación en epilepsia y migrañas
En los biofilms bacterianos, las bacterias del interior se encuentran en una situación de gran estrés debido a la falta de nutrientes. Este estudio pone de manifiesto que estas bacterias envían señales eléctricas a las bacterias de la periferia del biofilm, menos estresadas, para que las ayuden a sobrevivir dejando pasar más nutrientes.
La principal moneda de cambio de esta interacción entre las células es el glutamato, y el ión asociado es el potasio. Curiosamente, el glutamato y el potasio desempeñan también un papel muy importante en trastornos neuronales como las auras, ondas de actividad eléctrica anormal que se producen en el cerebro de personas con epilepsia y migrañas. Los autores esperan que el fenómeno descubierto ahora en bacterias pueda ser el precursor de dichos comportamientos patológicos en el cerebro humano.
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Los investigadores Gürol M. Süel y Jordi García Ojalvo. / UPF

2 comentarios:

  1. Un hermoso post... sobre un mundo bello.
    Ya habías colgado otro post sobre nuestro "microbioma" o "bacterioma". Ambos sugieren una pregunta en un ámbito científico pero también un tanto filosófico: ¿a qué le llamamos individuo?
    Si el quorum sensing basado en interacciones químicas ya mostraba que un conjunto de bacterias era algo más que una mera suma, este trabajo va más allá y da mucho que pensar.
    Solemos pensar con frecuencia la evolución en términos de "complejidad", pero eso es algo que está muy impregnado de subjetividad. Ya no sé si fue en alguno de tus posts o en el tocho de la evolución de Gould que leí la reflexión de que somos una mera excrecencia, algo colateral, en la dinámica de un mundo vivo que es esencialmente bacteriano. Ligotti, en términos un tanto curiosos, hablaba de la conveniencia de que nos extinguiéramos como especie, por dañina que es.
    El mundo bacteriano sigue deparando sorpresas (aun me acuerdo de la que me causó saber que había magnetobacterias hace ya unos cuantos años). El trabajo que recoges muestra un mundo flexible en su dinámica, en el que la división individuo / colectivo - tejido se difumina.
    Me parece, a la vez, muy interesante, ese papel del glutamato y del potasio.
    Y, a la vez, es difícil no percibir cierto sentimiento de ... ¿identidad? un algo así como la sensación de decir tú eres eso, no somos tan diferentes. Aunque podamos verbalizarlo como pregunta, el misterio de la vida permanece y, quizá, sólo la perspectiva estética que permite la ciencia, pueda aproximarse lejanamente a él.

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  2. Gracias Javier. La identidad de grupo, la memoria... tantos interrogantes abiertos. Hoy publica Javier Sampedro sobre como el efecto del hambre en Holanda después de la II Guerra Mundial dejó una epigenética en la población http://elpais.com/elpais/2015/10/19/ciencia/1445248977_488545.html

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