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Confesiones de una bacteria atrapada en un biofilm

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  • Confesiones bacteria atrapada biofilm

Sobre el blog

Juan José Salas
MÉDICO DEL AGUA y DOCTOR EN QUÍMICA. Director de Servicios Tecnológicos de la Fundación CENTA. 36 años de experiencia en el tratamiento de las aguas residuales, especialmente de los vertidos generados en las pequeñas aglomeraciones urbanas.
Indra
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Hola, me llamo Pseudomonas y soy una bacteria. Para más señas, una bacteria hetero, heterotrófica.


Esta soy yo

En la actualidad formo parte de un biofilm, ubicado en la obra de llegada de una depuradora de reciente construcción.

¿Que qué es un biofilm? Pues según Donlan (2002): una comunidad microbiana sésil, caracterizada por células que están adheridas irreversiblemente a un sustrato o interfase, o unas con otras, encerradas en una matriz de sustancias poliméricas extracelulares que ellas han producido, y que exhiben un fenotipo alterado en relación con la tasa de crecimiento y trascripción génica”.¡NADA MÁS Y NADA MENOS! Si tenéis un poco de paciencia, y seguís leyendo intentaré explicároslo de una forma más  sencilla.

Y ¿cómo he llegado a esta situación?, pues dejad que os cuente:

Hace unas fechas vagaba libremente (lo que técnicamente se conoce como estado planctónico), en el seno de una masa de aguas residuales, que un colector conducía hacia una depuradora de nueva construcción. Me movía próxima a las paredes de hormigón de la obra de llegada de esta instalación de tratamiento.

La rugosidad de estas paredes, entre otras circunstancias, había contribuido a que ciertas moléculas orgánicas presentes en las aguas residuales se adsorbiesen sobre su superficie, formando lo que se conoce como “película acondicionante”, cambiando las propiedades fisicoquímicas de la interfase sustrato/fluido y haciéndola más favorable para la adhesión bacteriana.

Fuimos bastantes, y de variadas especies, las bacterias que nos lanzamos de cabeza sobre estas moléculas adsorbidas a la pared. Algunas de nosotras quedamos fijadas a esta película acondicionante, pero dado que se trata de un proceso inicialmente reversible, otras muchas fueron las compañeras que se despegaron y continuaron su camino en el seno de las aguas residuales.

Las que quedamos fijadas a la pared de hormigón, iniciamos a partir de ese momento una etapa sorprendente y apasionante de nuestras azarosas vidas, que nos permitió formar parte de un biofilm, la ilusión de toda bacteria planctónica, pues se estima que el 99% de todas las células bacterianas existen en calidad de biofilms y tan sólo 1% vive en estado planctónico.

La ilusión de toda bacteria es formar parte de un biofilm

Para el cambio de esta adhesión de reversible a irreversible fue preciso que liberásemos una especie de “moco”, en palabras más técnicas Sustancias Poliméricas Extracelulares (EPS), que contribuyeron a mantener la estructura del biofilm.

Estas EPS están constituidas principalmente por polímeros biosintéticos, polisacáridos, proteínas, ácidos nucléicos y fosfolípidos y, embebidas en ellas, nos encontramos nosotras, las bacterias, tal como se puede observar en la siguiente imagen.


Interior de un biofilm (las azules y redondeadas somos nosotras)

Esta matriz gelatinosa y adhesiva llega a suponer entre un 75% y un 95% del volumen de un biofilm maduro.

También ha contribuido a dar consistencia a la estructura del biofilm los propios apéndices con los que contamos en nuestra superficie externa (flagelos, fimbrias, pilis). En mi caso, cuento con una hermosa “cabellera” de flagelos.

Pero si la formación del biofilm ya es toda una proeza de ingeniería bacteriana, lo del quórum sensing es de otra dimensión.

Técnicamente se define el quórum sensing como “un mecanismo que regula la expresión de los genes en función de la densidad celular”. Os lo explicaré de forma más coloquial.

Hasta la década de los 60-70 los humanos creíais que los organismos unicelulares, como es mi caso, actuábamos dentro de una población como elementos independientes unos de otros, sin influenciar, y sin ser influenciados por los vecinos. Esto es, sin molestar a la comunidad de vecinos. Pero en esas fechas descubristeis, para vuestro asombro y sorpresa, que contamos con mecanismos de comunicación que nos permiten realizar acciones, de forma conjunta, y en beneficio de toda la población, al alcanzarse una determinada densidad poblacional.

Vamos, que contamos con nuestra propia red social, aunque en lugar de caracteres nosotras empleamos moléculas químicas, denominadas lactonas. Con estas moléculas nos comunicamos entre bacterias de especies similares, a través de lo que vosotros llamáis lenguaje. De esta forma podemos avisar a nuestras semejantes de que hemos encontrado una fuente de “comida” y que pueden acercarse para formar un biofilm. Pero también podemos mentir (como los humanos), sintetizando otros tipos de lactonas que portan la información de que no hay comida, para que la lean bacterias de otras especies y no compitan con nosotras. ¿Asombroso verdad?  Pues aún os quedan por descubrir muchas más habilidades que poseemos y que ni siquiera imagináis. No olvidéis que os llevamos algunos miles de millones de año de evolución.

A mí personalmente, y probablemente pecando de petulante, me gusta definir el quórum sensing como un “atisbo de inteligencia bacteriana. Y llegados a este punto, te propongo, estimado lector, la siguiente reflexión: tenéis asumido que la especie humana desciende de los simios, pero si retrocederíamos atrás, muy atrás en el tiempo, ¿no descenderéis de un biofilm primigenio?

¿No descenderán los humanos de un biofilm primigenio? 

Con el tiempo, y como cualquier ser vivo, nuestro biofilm ha ido madurando, adquiriendo una estructura más compleja, dotada de canales y poros que facilitan la penetración del oxígeno y de los nutrientes que precisamos para nuestra supervivencia.


Biofilm maduro (Fuente: Betelgeux)

El formar parte de un biofilm me ha protegido de las agresiones externas (agentes químicos, radiación ultravioleta) y de la temida desecación, pero hoy presiento que mi pertenencia al biofilm se está acabando. Con el tiempo, y al ir creciendo el espesor del biofilm, me he ido quedado en las capas más profundas, por lo que cada vez se me hace más difícil conseguir el oxígeno y los nutrientes necesarios para llevar a cabo mis funciones vitales.

Para solventar esta situación en breve me desprenderé del biofilm, junto a otras compañeras, y volveré a mi estado de crecimiento planctónico, en el seno de una masa de aguas residuales, y quien sabe cuál será mi nuevo destino.

Días más tarde.

El destino ha sido caprichoso conmigo, vuelvo a formar parte de un nuevo biofilm, pero en esta ocasión este se mueve, y me estoy mareando con tantas vueltas. ¡Y encima estoy en la periferia, por lo que aún giro más rápido!


Mi nueva ubicación

Espero poder desprenderme en breve para poder continuar con mi divertida existencia cíclica, entre los estados planctónico y sésil.

P.D.1.- Tras unos cuantos posts de carácter más técnico, me apetecía retomar el estilo original del Médico del Agua.

P.D.2.- Aunque en clave de humor, el post describe con rigor las etapas de la formación de los biofilms, que tan importante papel juegan en numerosos campos, entre ellos el del tratamiento de las aguas residuales.


Etapas de la formación de un biofilm (Fuente: Betelgeux)

P.D.3.- En esta ocasión no le voy a insistir en lo de pinchar el corazón azul, pues estoy seguro de que ya no hace falta.

Referencias

Donlan, R. M. (2002) Biofilms: microbiallifeonsurfaces, EmergInfectDis 8, 881-890.

Para saber más sobre el tema:

http://invdes.com.mx/los-investigadores/se-comunican-las-bacterias/

https://revistas.usb.edu.co/index.php/Cienciactual/article/view/1588/1827

http://www.infosalus.com/salud-investigacion/noticia-bacterias-comunican-neuronas-20151023071832.html

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