Hasta un 80% de las infecciones microbianas se derivan de la formación del biofilm, mientras que una misma bacteria puede ser hasta 1.000 veces más resistente a los antibióticos si está viviendo dentro de un biofilm en vez de vivir aislada. Son datos de la Universidad de Rice, donde se ha realizado un estudio para comprender mejor como se auto-organizan las bacterias.

 

Los investigadores, que utilizaron métodos de análisis de imágenes similares a los utilizados para el reconocimiento facial, hicieron un descubrimiento sorprendente que descarta algunas teorias formuladas para explicar cómo se auto-organizan las bacterias en agregados multicelulares y es importante para el estudio de los biofilms, colonias viscosas de bacterias que se forman sobre las superficies.

Para poder combatir mejor el biofilm, los científicos han intentado comprender los mecanismos bioquímicos y biofísicos que permiten a las bacterias crear agregados, reorganizarse e interactuar.

Los resultados del nuevo estudio no apoyan teorias establecidas, basadas en la idea de que mientras los agregados de bacterias se estan formando y reorganizando, las bacterias individuales son atraidas hacia uno u otro de ellos por algún tipo de señal química.

Cuando el alimento escasea, la bacteria Myxococcus xanthus se une formando agregados (Imagen: Swapna Bhat and Ricky Patel/Shimkets Lab/University of Georgia)

"Eso no parece ser el caso en absoluto", afirma Oleg Igoshin, co-autor del estudio,  "no hemos encontrado ningún factor relacionado con la vecindad entre los grupos. En cambio, parece haber un mecanismo de señalización dentro del propio grupo que triunfa sobre todo lo demás."

El estudio se realizó con la bacteria Myxococcus xanthus, una bacteria común del suelo, que a menudo es estudiada por su capacidad de auto-organizarse en varios patrones. En la naturaleza, M. xanthus se contenta con cazar colectivamente otras bacterias. Pero cuando la comida escasea, se junta en agregados que contienen hasta 100.000 células y forman esporas. Los montículos de agregados resultantes son lo suficientemente grandes para ser llevados hasta un mejor entorno por el viento o los insectos.

Para estudiar este comportamiento en el laboratorio se creó un programa de computadora capaz de analizar miles de fotogramas de películas de M. xanthus, que muestran cómo éstas bacterias se juntan para formar agregados. Un sello distintivo de éste proceso es que menos de la mitad de los agregados que inicialmente se forman sobrevivirá hasta el final del proceso. Los factores que controlan esta maduración todavía no se entienden.

El equipo examinó cada agregado, fotograma a fotograma, durante todo el proceso. Se catalogaron 33 propiedades para cada agregado, incluyendo área, tamaño del perímetro, distancia al vecino más cercano y tamaño de éste. Tras la recogida de datos, el equipo realizó un análisis estadístico para determinar si una característica o combinación de características podría utilizarse para predecir que agregados se impondrian sobre sus vecinos.

Según Igoshin, el tamaño fué un factor determinante, "no el tamaño en relación con los vecinos sino el del propio agregado. Una vez que el tamaño de éste traspasaba cierto umbral, los científicos podian predecir con una precisión del 90% si el agregado sobreviviría".

El co-autor del estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, destaca el uso de las metodologías de análisis de imágenes para el estudio de cuestiones biológicas fundamentales, como la auto-organización de otras bacterias y organismos unicelulares, basándose en aspectos cuantitativos.

 

Fuente: Rice University