La supervivencia de una criatura depende de su habilidad para relacionarse con el ambiente que la rodea. Sin esa comunicación es difícil imaginar que un ser pueda alimentarse, protegerse o reproducirse, así pues, hasta la más pequeña bacteria ha tenido que evolucionar para sobrevivir desarrollando toda una serie de mecanismos especializados en la detección de señales exteriores a ella y en la respuesta interna a esas señales. Esos son, podemos decir, los “sentidos” de las bacterias. Conocerlos nos proporciona una ventaja importante a la hora de luchar contra los microorganismos que causan enfermedades o favorecer a aquellos que nos benefician. No es una investigación fácil, la prueba es que nuestra invitada hoy en Hablando con Científicos, Maite Villanueva San Martín, ha pasado 7 años de su vida descifrando los “sentidos” de una bacteria que lleva por nombre Staphylococcus aureus.

Staphylococcus aureus, vista al microscopio, tiene forma esférica con un característico tono dorado, de ahí su nombre. Suele ser un habitante común en más de un tercio de la población humana mundial. Se encuentra en la piel, en el interior de la nariz y las mucosas en general. Desde esos lugares aprovecha para atacar, cuando la situación es propicia, generando infecciones leves o graves que dependen de la capacidad de resistencia del enfermo. Como en las guerras convencionales, conocer los sistemas de comunicación del enemigo, aunque sea un enemigo diminuto con éste, es de vital importancia para ganar la batalla por la supervivencia.

Las bacterias tienen un complejo sistema de comunicación de señales químicas que establece una conexión entre el ambiente exterior y el interior. Esa conexión se hace mediante sistemas de dos componentes, uno externo, que reacciona y cambia al detectar variaciones del ambiente, y otro interno que, a su vez, dispara toda una cascada de variaciones en el interior de la célula en respuesta a la información que le ha llegado desde fuera. El número de estos sistemas varía de una bacteria a otra y determinar cuáles son y qué función realiza cada uno de ellos es uno de los objetivos de la investigación realizada por Maite Villanueva y su equipo.

El número y la variedad de estos sistemas de dos componentes (TCS) está ligado a la capacidad de las bacterias para adaptarse a variedad de entornos y sobrevivir. Aquellas bacterias que viven en ambientes relativamente estables, sin cambios bruscos, poseen pocos de estos sistemas de señalización de dos componentes, mientras que las bacterias capaces de sobrevivir en una gran variedad de entornos diferentes tienen docenas de TCS únicos, cada uno capaz de responder a distintos estímulos.

Staphylococcus aureus puede crecer a un amplio rango de temperaturas, niveles de oxígeno, pH, concentraciones de sal y condiciones de desecación. Tomando todo lo anterior en cuenta, Maite y su equipo diseñó una serie de experimentos para investigar cuántos sistemas de dos componentes tenía, cuáles eran imprescindibles para la supervivencia de la bacteria y cuántos de ellos actuaban coordinados mientras la bacteria estaba viva.

La caracterización de S. aureus reveló la existencia una quincena de TCS, cada uno de los cuales parece funcionar de forma autónoma y autosuficiente para detectar y responder a señales ambientales específicas, aunque in vivo tiene lugar algún nivel de regulación cruzada entre pares. Los resultados de la investigación, si se confirma en otras especies bacterianas, puede mostrar un mecanismo evolutivo general que permite que las bacterias se adapten a nuevos ambientes.

Os invito a escuchar a Maite Villanueva San Martín, bióloga, biotecnóloga e investigadora del Instituto de Agrobiotecnología , un centro mixto cuya titularidad está compartida entre la Universidad Pública de Navarra, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España y el Gobierno de Navarra.

Referencia:
Maite Villanueva et al. Sensory deprivation in Staphylococcus aureus. NATURE COMMUNICATIONS | (2018) 9:523