Cuando pensamos en bacterias, seguramente nos vienen a la mente dos tipos de imágenes. Una en la que se ven algunas células bacterianas individuales que parecen estar nadando, y que es habitual ver acompañando a alguna noticia (normalmente mala, como brotes de salmonelosis, infecciones hospitalarias, etc.). La otra son los anuncios de dentífricos o enjuagues bucales, en los que vemos grupos de bacterias pegadas a los dientes formando la placa, y lo eficaz que es el producto en cuestión eliminándolas.

La primera imagen, la de las células individuales, es la idea que clásicamente hemos tenido de la vida bacteriana: seres unicelulares, dedicados simplemente a multiplicarse y crearnos problemas de salud. Estas ideas, aunque no sean del todo incorrectas, requieren cierta matización.

Por un lado, es cierto que hay especies capaces de provocar infecciones e incluso la muerte en casos extremos. Pero no es algo general, ni mucho menos. De hecho, son relativamente pocas en comparación con la gran diversidad de especies bacterianas que habitan nuestro planeta. Lo que ocurre es que durante mucho tiempo, los principales esfuerzos en Microbiología venían de tratar de aislar y estudiar los agentes causales de enfermedades infecciosas. Así, durante décadas, eran relativamente pocas las especies identificadas, simplemente porque eran las que se podían cultivar en el laboratorio. Y aunque se intuía que la diversidad era mucho mayor, constituían algo así como una “materia oscura” microbiana.

Sin la actividad bacteriana, los ecosistemas simplemente no funcionarían. Y nuestro cuerpo tampoco; los microorganismos asociados a nuestro intestino desempeñan un papel esencial en nuestra digestión y condicionan nuestra salud

Actualmente tenemos técnicas cada vez más potentes, rápidas y baratas para conocer la secuencia completa del genoma de un microorganismo, o de una mezcla compleja de microorganismos, simplemente partiendo de muestras obtenidas directamente del medio ambiente. Esto nos permite saber qué especies están en esa muestra, sin necesidad de cultivarlas en el laboratorio. Gracias a estas técnicas, hoy somos conscientes de la gran biodiversidad existente en nuestro planeta, y de que la mayoría de especies no solo no causan enfermedades sino que en muchos casos son esenciales para nuestra vida y para la vida en general. Sin la actividad bacteriana, los ecosistemas simplemente no funcionarían. Y nuestro cuerpo tampoco; los microorganismos asociados a nuestro intestino desempeñan un papel esencial en nuestra digestión y condicionan nuestra salud.

Por otra parte, hemos tenido que cambiar radicalmente la visión de las bacterias como seres unicelulares bastante simples. En la naturaleza normalmente encontramos a las bacterias formando comunidades multicelulares complejas, formadas por individuos de una o varias especies, que se encuentran generalmente asociadas a superficies y embebidas en una matriz protectora de material que ellas mismas producen. Es lo que conocemos como biopelículas o “biofilms”. En el fondo, la placa bacteriana que se forma en nuestros dientes no es otra cosa que un biofilm. En estas comunidades se van a establecer toda una serie de interacciones que pueden ir desde la utilización selectiva de nutrientes por unas u otras especies, hasta el reparto de tareas: producción de los componentes de la matriz protectora (normalmente formada por proteínas, polímeros de azúcares e incluso ácidos nucléicos), adhesión a la superficie, o entrada en un estado de “letargo” metabólico.

Esta capacidad de las bacterias de formar biopelículas es una de las estrategias fundamentales de persistencia en diversos ambientes, incluídos hábitats con condiciones extremas. Pero además tiene una serie de implicaciones para nuestra vida y nuestras actividades, aparte de la placa dental, o de la asociación de bacterias a nuestro intestino. Cuando termines de leer esto, puedes ir al fregadero de la cocina y desmontarlo; en las paredes del interior del desagüe verás una capa mucosa; si la observases con un microscopio potente, comprobarías que contiene un buen número de bacterias, formando un biofilm. Esto da una idea de cómo un ambiente óptimo, con humedad y suministro regular de nutrientes, puede favorecer el crecimiento de estas comunidades multicelulares, a pesar de que por el mismo sitio también caiga detergente (que normalmente va a estar diluído y además se va a encontrar con la matriz extracelular del biofilm como barrera protectora).

“Quorum sensing”

El ejemplo del desagüe es una forma gráfica de mostrar lo que ocurre en otras situaciones más preocupantes. Es el caso de catéteres o implantes, que a menudo acaban siendo el foco de infecciones crónicas o recurrentes; de nuevo nos encontramos con un ambiente favorable para la formación de biopelículas. Y de nuevo, la matriz protectora del biofilm va a reducir la efectividad de los antibióticos. Además, ese estado de letargo metabólico que indicaba anteriormente en el que entran algunas células, hace que una pequeña parte de la población no se vea afectada por el antibiótico (que normalmente va a actuar sobre células metabólicamente activas), y al retirar el tratamiento puedan volver a multiplicarse.

No todo es malo. La formación de biopelículas es la base de muchos sistemas de depuración de aguas residuales, se ha empleado para diversas aplicaciones biotecnológicas, y es clave en el desarrollo de nuevos productos para la agricultura sostenible, basados en bacterias beneficiosas para las plantas. Distintas especies bacterianas pueden asociarse a la raíz de plantas y son capaces de promover el crecimiento vegetal o proteger a las plantas frente a factores de estrés. La capacidad de estas bacterias para colonizar eficientemente la raíz es clave para ejercer dichos efectos.

Pero para ser seres sociales no basta con vivir juntos. Es necesario que exista algún tipo de comunicación. Hoy sabemos que muchas bacterias poseen esta capacidad, a través de señales químicas que permiten a la población coordinar respuestas. Es lo que se conoce como “quorum sensing” o detección de quórum. Estas señales químicas se van acumulando a medida que la densidad de población aumenta y funcionan a partir de un umbral de concentración (es decir cuando se alcanza una densidad de bacterias suficiente). Cuando se alcanza este umbral, se desencadena toda una serie de cambios en el programa genético de la población bacteriana de forma simultánea.

Algunas de las moléculas que participan en la detección de quórum también pueden actuar como sistemas de comunicación con otros organismos (hongos, plantas, e incluso pueden modular algunas respuestas en seres humanos). Además, existen otras moléculas que sirven como señales entre bacterias y organismos... ¿superiores?

La complejidad de la vida bacteriana es mucho mayor de lo que pudiera parecer. Intentar entender cómo funcionan las comunidades de bacterias y cómo interaccionan con otros organismos es uno de los retos más fascinantes de la ciencia actual. Y de los que más pueden influir en nuestra propia vida, desde la salud a la producción sostenible de alimentos.