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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Salvadas para morir

Salvadas para morir - Quilo de ciencia podcast - Cienciaes.com

Las bacterias infectadas se suicidan, pero los virus se lo impiden

Cuando uno comienza a conocer los mecanismos de defensa del organismo frente a las infecciones, es muy posible que se sorprenda al averiguar que estos no se limitan a eliminar a los microorganismos que nos infectan, sino que eliminan también a las células infectadas por ellos, mediante el procedimiento de una “invitación al suicidio”.

Por ejemplo, una célula infectada por un virus supone una bomba de relojería contra las demás, ya que se ha convertido en una fábrica de partículas víricas que, cuando sean liberadas, infectarán a cientos de células vecinas, aumentando el riesgo de infección generalizada del organismo. Es necesario detener la producción de virus en la célula, lo que solo puede conseguirse matándola. Para lograrlo, la propia célula infectada, en un acto de supremo altruismo, despliega en su superficie señales moleculares que indican la infección. Estas señales atraen a células del sistema inmune especializadas en el “asesinato celular” que, de hecho, inducen el suicidio en las células infectadas, lo que detiene la producción de virus.
Una segunda sorpresa al conocer lo anterior es averiguar también que todas nuestras células poseen los mecanismos necesarios para suicidarse.

Afortunadamente, estos mecanismos se encuentran en reposo, inactivos, a menos que las células reciban ciertas señales externas, algunas de las cuales, en efecto, son enviadas por las células “asesinas” del sistema inmune al detectar que una célula está infectada.

Igualmente sorprendente es averiguar que todos estos mecanismos moleculares de suicidio celular, que han permitido la supervivencia de las especies a pesar de los continuos ataques de numerosos microorganismos a lo largo de los eones, son producto de la evolución. ¿Cómo surgieron y cuándo?

SISTEMAS SUICIDIARIOS

Recientemente se ha comprobado que sistemas de suicidio similares se encuentran ya operativos en las bacterias. Al parecer, el suicidio celular es indispensable para la supervivencia de las especies y tal vez por esa razón surgió muy pronto en la evolución. Pero las bacterias son células independientes, que no forman parte de un organismo complejo ¿por qué se suicidan y cómo?
Al igual que las células de nuestro organismo, las bacterias de ciertas especies se suicidan cuando son infectadas por un virus, en este caso, por un virus bacteriófago, o “comedor de bacterias” (llamados fagos, para ser breves). En efecto, la infección de una bacteria por un fago pone al servicio de este toda la maquinaria bacteriana de producción de proteínas, lo que convierte a la bacteria en una “factoría de fagos”. Si estos son liberados, infectarán a su vez a cientos de bacterias, que producirán más fagos. De no detener esta exponencial producción de fagos, todas las bacterias de una colonia bacteriana podrían morir.

El mecanismo que las bacterias han puesto en marcha para intentar evitarlo es un primitivo mecanismo de suicidio. Las bacterias producen en su interior una toxina que podría matarlas; afortunadamente, también producen el antídoto para dicha toxina. Cuando la bacteria goza de buena salud, se produce suficiente antídoto para evitar la acción de la toxina y la bacteria vive con normalidad. Sin embargo, cuando la bacteria es infectada por un fago, las exigentes demandas de este para producir sus propias proteínas afecta negativamente a la producción del antídoto. Cuando este ha disminuido lo suficiente, la toxina mata a la bacteria, deteniendo la producción de fagos. El suicidio altruista evita el que en esta época podríamos llamar “fin del mundo bacteriano”.

SISTEMAS ANTI SUICIDIO

La evolución de las bacterias, por tanto, parece haber desarrollado un mecanismo favorable para ellas. Pero resulta que los fagos no son tontos y también evolucionan. Un grupo de investigadores, que publican sus descubrimientos en la revista PLOS genetics, ha descubierto que algunos bacteriófagos, en su constante guerra evolutiva contra las bacterias, han desarrollado genes que producen imitaciones eficaces del antídoto bacteriano. Cuando el virus infecta a la bacteria, estos genes se ponen en marcha y producen una antídoto de origen vírico, pero que permite evitar el suicidio de la bacteria y conseguir que esta produzca nuevas partículas de virus.

No contentos con esto (siempre molecularmente hablando, por supuesto), los bacteriófagos han sido capaces de capturar los genes de toxinas y antídotos bacterianos y transferirlos a otras especies de bacterias que carecían de este sistema de defensa anti-fago. Esto parece contraproducente para el fago, ya que proporciona a la bacteria un mecanismo de lucha contra ellos. Pero, un momento, pensemos más despacio. Al transferir un sistema de defensa a las bacterias para el que ellos poseen una contra defensa eficaz, los bacteriófagos se aseguran así de que esas bacterias solo podrán ser infectadas por ellos, y no por otras especies de fagos competidores a los que las bacterias se habrán hecho resistentes, gracias a su ayuda.

Esta historia de fagos y bacterias, de suicidios y salvamentos, me recuerda la moraleja de algunas historias literarias. No siempre el que se suicida lo hace para escapar a la vida, sino para preservarla; y no siempre el que te salva lo hace por altruismo desinteresado, sino para aprovecharse de ti. ¿No es fascinante que estas conclusiones puedan ya extraerse de la dinámica molecular de vida y muerte de los seres vivos más simples del planeta?

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