Un nuevo descubrimiento sobre cómo navegan las bacterias en su entorno podría cambiar el tratamiento de las infecciones
Publicado originalmente por la Universidad de Sheffield, el 2 de septiembre de 2024
Científicos de la Universidad de Sheffield han descubierto una nueva capacidad sensorial en las bacterias que podría transformar los tratamientos de las infecciones bacterianas.
Hasta ahora se creía que las bacterias eran demasiado pequeñas para percibir directamente las diferencias de concentración química en su entorno. Sin embargo, en contra de lo que se ha creído durante décadas, un nuevo estudio ha demostrado que las bacterias pueden percibir directamente su entorno químico a lo largo de sus cuerpos celulares con un grado de precisión sin precedentes.
La investigación, publicada hoy en Nature Microbiology, es un paso clave hacia el desarrollo de tratamientos innovadores que manipulen la motilidad bacteriana para mejorar la eficacia de los antibióticos.
El estudio se centró en la Pseudomonas aeruginosa, que la Organización Mundial de la Salud ha incluido en la lista de patógenos prioritarios por su capacidad de causar infecciones muy resistentes a los antibióticos en los seres humanos.
El autor principal del estudio, el Dr. William Durham, profesor titular de Física Biológica en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Sheffield, declaró: «En principio, las células pueden averiguar si se acercan o alejan de una fuente de nutrientes de dos maneras distintas.
«En primer lugar, pueden vagar al azar y medir si la concentración aumenta o disminuye con el tiempo. Por otro lado, las células pueden medir los cambios de concentración a lo largo de su cuerpo, lo que les permite desplazarse directamente hacia la fuente. Nuestra investigación demuestra que las bacterias pueden hacer esto último, algo que antes se creía fuera de su alcance debido a su diminuto tamaño».
«Las bacterias utilizan esta información para desplazarse por las superficies hacia las fuentes de sustancias químicas utilizando unos diminutos ganchos llamados pili».
Los cambios temporales en la concentración no inducen una respuesta quimiotáctica en la P. aeruginosa adherida a la superficie. Crédito: Nature Microbiology (2024). DOI: 10.1038/s41564-024-01729-3, https://www.nature.com/articles/s41564-024-01729-3
Mediante el desarrollo de una combinación de innovadores experimentos microfluídicos y nuevas cepas de P. aeruginosa cuyos sistemas de motilidad se diseñaron para que pudieran visualizarse directamente con potentes microscopios, los investigadores trazaron un mapa de cómo respondían las células individuales a cambios precisos en las concentraciones de nutrientes. Descubrieron que estas células pueden comparar las concentraciones de nutrientes a lo largo de sus cuerpos celulares, un fenómeno denominado «detección espacial».
El Dr. Jamie Wheeler, investigador postdoctoral del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Sheffield y autor principal del estudio, declaró: «Este trabajo da un vuelco a nuestra comprensión de cómo las bacterias navegan y perciben su entorno. Como tal, arroja nueva luz sobre cómo las bacterias podrían dirigir su motilidad durante la infección humana y, potencialmente, cómo podría manipularse mediante distintos tratamientos clínicos».
El descubrimiento significa que las bacterias no tienen necesariamente que moverse para percibir cambios en su entorno químico, lo que sugiere que las bacterias densamente empaquetadas dentro de infecciones localizadas pueden utilizar esta información para guiar su comportamiento. Esta capacidad plantea nuevas preguntas sobre los mecanismos que utilizan las bacterias para realizar estas mediciones microscópicas y cómo podrían manipularse mediante tratamientos antimicrobianos.
Como suele ocurrir, la respuesta a una pregunta plantea toda una serie de nuevas incógnitas. Ya se están planeando nuevos experimentos apasionantes para seguir escribiendo este nuevo capítulo en nuestra comprensión de cómo las bacterias navegan por su entorno.»
Más información: Wheeler, J. H. R. et al. Individual bacterial cells can use spatial sensing of chemical gradients to direct chemotaxis on surfaces, Nature Microbiology (2024). DOI: 10.1038/s41564-024-01729-3. www.nature.com/articles/s41564-024-01729-3Información de la revista: Nature Microbiology
Proporciondo por University of Sheffield
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