Son eu. Estou aquí. Canto somos?
2012/05/01 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
"As bacterias falan entre si. Utilizan como palabra produtos químicos. Teñen un léxico tan complexo que non fixemos máis que empezar a comprender", explica a bióloga molecular da Universidade de Princeton, Bonnie Bassler, na súa conferencia TED de 2009. Bassler é una das persoas que mellor entenden a linguaxe das bacterias. Leva anos descifrando esa lingua e tratando de explotar as vantaxes que nos pode achegar o seu coñecemento.
Cando Bassler comezou a investigar a comunicación das bacterias, non era máis que una cuestión dunhas curiosas bacterias mariñas. Os estudos suxiren que estas bacterias segregaban sinais químicos que lles permitían coñecerse mutuamente. Pero durante moitos anos foi una mera anécdota ata que en 2001 o grupo de Bassler demostrou que outras 30 especies de bacterias producían este tipo de sinais. Non se trataba só de bacterias mariñas raras, senón tamén de bacterias que provocan cólera, tuberculose, pneumonía e outras moitas enfermidades.
"Agora sabemos que todas as bacterias falan entre si", explica Bassler no seu discurso. É máis, "converte as comunicacións en multicelulares". "Producen palabras químicas, comprenden esas palabras e, en consecuencia, activan comportamentos grupales que só triunfarían se todas as bacterias actuasen xuntas".
Este comportamento colectivo escóndese detrás de moitas enfermidades. Ningunha ou poucas bacterias poden afectar o corpo dunha persoa. Por iso, ao meterse no corpo, non atacan desde o principio. Esperan, empezan a reproducirse e, cando formaron un grupo bastante numeroso, é cando atacan. Paira iso deben comunicarse, saber cantos son. E paira iso son as palabras químicas. "Temos una palabra bonita paira isto: quorum sensing ", comenta Bassler.
Nas diferentes bacterias atopáronse moléculas similares pero diferentes. Cada molécula encáixase ben no receptor de cada especie, pero non no doutras especies. "Son conversacións privadas", afirma Bassler. Pero as bacterias teñen á súa ao redor numerosas bacterias doutras especies, e Bassler descubriu que as bacterias son multilingües: teñen moléculas e receptores universais que todas as conteñen. É dicir, ademais da linguaxe propia da especie, teñen una lingua interespecífica que Bassler chama "o esperanto das bacterias". Así, as bacterias poden saber cantos son da mesma especie e cantos son doutras especies, e actuar dunha maneira ou outra con ou sen maioría. Teñen por tanto un quorum sensing a dous niveis.
Os fungos tamén saben o que hai ao redor
E o quorum sensing non só ocorre en bacterias. "Este estudo chegou máis tarde nos fungos", afirma o investigador de Bioquímica e Bioloxía Molecular da UPV Unai Ugalde. Pero os fungos tamén teñen esa capacidade. "Ao non poder moverse, deben saber si hai moitos rivais ou rivais ao redor paira decidir que facer".
Entre outras cousas, segundo a mensaxe que reciben con estes sinais, poden decidir si é un bo momento paira crear esporas. Na época na que Ugalde estaba a realizar a súa tese en Inglaterra, a principios da década do oitenta, comezou a sospeitar que debía existir algún sinal químico que producise esporas. Naquela época, a teoría sinalaba que a esporulación debíase á tensión alimenticia, é dicir, que cando o fungo quedaba sen alimento comezaba a producir esporas, dispersalas e colonizarlas. "Pero había investigadores que habían visto que, aínda que ben alimentados, producían as esporas exactamente igual", explica Ugalde.
Comezaron a buscar estes sinais. "Custounos moito atopar os primeiros sinais porque son moi pequenas". Pero o conseguiron en moitos anos; eran novos compostos. O descubrimento foi publicado na revista E ukariotic Cell en 2002. No fungo Penicillium cyclopium descubriuse que segregaba una sustancia chamada conidiogenona, cuxa acumulación provocaba a produción de esporas.
E noutro traballo publicado este ano en Chemical Biology, aclarouse o mecanismo dun sinal similar no fungo Aspergillus nidulans. Neste caso, a mensaxe é emitido pola interacción de dous compostos químicos. E a mensaxe é que o fungo saíu ao aire. De feito, os fungos crecen dentro dun substrato, no subsolo, ou no interior de froitas e verduras, etc. E cando salguen fose dese substrato, ao aire, producen esporas. "Paira os fungos é moi importante saber si saíron ao aire, xa que ten que saber si ten que seguir crecendo ou si ten que facer esporas".
Ademais de saber si están no aire, convén que os fungos teñan información da súa contorna paira decidir si poden seguir crecendo ou non. "Vimos que ao acumular algúns gases emitidos polos fungos paralizábase o crecemento do fungo e inician a esporulación", di Ugalde. De feito, a presenza de moitos gases significa que hai moitos fungos ao redor. "Como a contorna está cheo, tentan facer esporas paira buscar una solución".
Este traballo foi publicado o ano pasado na revista Fungal Biology. Neste traballo identificáronse tamén os sinais entre esporas. Observouse que as esporas segregaban un composto volátil que impedía a germinación das esporas cando se acumulaba á súa ao redor. Este composto indica a cantidade de esporas que hai ao redor, sendo o quorum sensing dos fungos. E, en certa dispersión das esporas e na diminución da concentración deste composto, é sinal de que é o momento adecuado paira germinar as esporas.
Este composto é alcol 1-oct-3-ol. "É una sinal universal", di Ugalde. "Os champiñones tamén o teñen. É o cheiro que se desprende ao pór os champiñones á prancha ou facer un revolto de fungos, ou ao dar una patada no monte no outono. Os fungos crecen e o alcol acumúlase entre as follas".
E ademais do sinal universal, os fungos tamén teñen una sinal específico. Por exemplo, "isto ocorre nos fungos patógenos", explica Ugalde. "Os fungos que danan as plantas segregan sinais moi concretos paira non brotar máis esporas ao redor da súa folla". O obxectivo é medir a infección, explotar ben os recursos da planta, xa que un exceso de fungos podería causar una morte demasiado rápida.
As mensaxes dos fungos tamén chegan a outros organismos. Estes sinais que se unen á esporulación atraen aos insectos, que son una vía de expansión das esporas paira os fungos. "Nós vemos no laboratorio como se achegan as moscas ao abrir os botes dos fungos", di Ugalde.
Saboteando comunicacións
As persoas tamén poden beneficiarse da comunicación de fungos e bacterias se son capaces de comprendelos. "Que pasaría si ás bacterias impedísemoslles falar ou escoitar? Non podería tratarse dun novo tipo de antibióticos?" bota Bassler.
Nestes tempos nos que temos graves problemas de resistencia cos antibióticos, Bassler cre que os antibióticos da próxima xeración poden proceder desa maneira. E niso estase traballando nos últimos anos. Nun traballo publicado na revista Molecular Cell en 2009, demostraron ser capaces de frustrar a comunicación de Chromobacterium violaceum. C. violaceum atopou outra molécula que se encaixaba no receptor da molécula que utiliza paira expresar o quórum das bacterias da súa especie. Se estes receptores están cheos, as bacterias non poden detectar o sinal real e organizar o ataque. C. violaceum só infecta ao home en casos raros, pero mata facilmente ao verme Caenorhabditis elegans. Con esta técnica o equipo de Bassler conseguiu que estes vermes se enfrontasen á infección bacteriana.
Tamén tentan facer o mesmo coa linguaxe universal das bacterias. "É una esperanza utilizala como antibiótico de amplo espectro", afirma Bassler. E ao mesmo tempo queren conseguir o contrario: "Queremos mellorar as conversacións entre as bacterias que habitan no mutualismo dentro de ti, para que as bacterias fagan o que queremos que faga por si mesmas".
Ugalde tamén ten claro que coñecer o idioma dos fungos pode achegar aplicacións interesantes. Por exemplo, paira o desenvolvemento de novos fungicidas agrícolas. "A maioría dos fungicidas son bastante daniños -di Ugaldek-. En lugar de utilizar compostos tan tóxicos, pretendemos que o cultivo dos fungos detéñase ou controle utilizando os seus sinais". Doutra banda, Ugalde tamén menciona cuestións de resistencia: "No uso frecuente de fungicidas sempre aparecen cepas resistentes. Con todo, cos seus sinais non corre o perigo de que evolucionen e non haxa resistencia".
Algúns antigos membros do laboratorio de Ugalde traballan actualmente na empresa Biofungitek de Derio. Está a investigarse no desenvolvemento e comercialización de fungicidas químicos de orixe natural. "Buscamos produtos que non deixen residuos de ningún tipo --di a Fundación Olatz de Biofungitek-- É importante non danar ás abellas e insectos que andan polas plantas".
Espérase conseguir en Biofungitek una solución específica e eficaz paira cada fungo a partir de sinais de fungos. Isto non tería toxicidade paira outros organismos da contorna nin paira outros fungos potencialmente beneficiosos.
"Crecemos fungos e vemos o que producen. Logo vaise purificando e vemos en que fracción atópase a actividade que nos interesa", explicou Fundazua. Dispoñen dunha plataforma robotizada paira realizar estes estudos con precisión e paira investigar se só os compostos que purifican ou en combinación con outros actúan. "Vimos algúns efectos nas probas que realizamos, pero aínda o proxecto necesita un maior desenvolvemento --di Fundazurik-. É un camiño bastante novo, que non sabemos ninguén anda por aquí, e hai que abrilo e ver por onde ir".
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
