Avatar Microbes Reloaded. Comunicación entre bacterias por nanotubos

Formación de un gradiente de fluorescencia entre una colonia de bacterias que expresa la proteína verde fluorescente (GFP) y una colonia de bacterias que no la expresan. En la parte de abajo se puede ver con detalle como en el tiempo 0 (a) la fluorescencia está localizada en las células que expresan GFP. Pasados 60 minutos, aparecen células que no contienen el gen para GFP con fluorescencia en su interior. Origen de las imágenes: Cell

Hace un año publiqué una entrada sobre un artículo de la Universidad de Aarhus en Dinamarca en el que habían encontrado que las comunidades de bacterias oxidadoras del azufre que se encuentran en el interior de los sedimentos marinos parecen estar conectadas por una red de nanocables proteicos con las comunidades aeróbicas de la superficie de dichos sedimentos. El descubrimiento recordaba en parte a los "puertos USB biológicos" de los habitantes de Pandora, el planeta de la película "Avatar".

La hipótesis de la comunicación intercelular mediante nanotubos. Fuente: Cell

Bueno, pues si se confirman los resultados publicados por Gyanendra P. Dubey y Sigal Ben-Yehuda en la revista Cell las cosas habrán ido un paso más allá. Lo que han descubierto esta pareja de investigadores es que la bacteria Bacillus subtilis pueden formar nanotubos para la comunicación intercelular. A través de dichos nanotubos se pueden transportar moléculas tan grandes como proteínas o ácidos nucleicos. Por si fuera poco, dichos nanotubos pueden ser realizados con otras epecies bacterianas, tanto Gram positivas como Staphylococcus aureus, o Gram negativas como Escherichia coli.

El descubrimiento fue por casualidad, como parece deducirse del vídeo. Resulta que tenían colonias aisladas de B. subtilis que expresaban la proteína GFP (proteína verde fluorescente) rodeadas de colonias que no la expresaban y observaron que se formaba una especie de gradiente fluorescente desde las que lo expresaban a las que no. Al realizar muestras para el microscopio electrónico comprobaron que dichas bacterias estaban interconectadas por los nanotubos. Utilizando anticuerpos frente a la proteína GFP, pudieron observar que esa proteína viajaba a través de ellos.

En la fotografía de la izquierda se observan los nanotubos entre dos células usando microscopía electrónica de barrido. Las fotografías del centro y la derecha son de microscopía electrónica de transmisión y se han utilizado anticuerpos contra la GFP (puntos negros). Puede observarse que uno de los marcajes está situado en medio de uno de los nanotubos. Fuente: Cell

Quizás alguien piense que probablemente sea algún tipo de proceso similar a la conjugación. Puede, pero no lo parece. El llamado "pili de conjugación" es una estructura que sirve para acoplar a las células y está codificado genéticamente en los llamados plásmidos conjugativos. Lo que han visto estos investigadores es que esos nanotubos se forman sin que las células de B. subtilis tengan ese tipo de plásmidos en su interior. De hecho, uno de sus experimentos ha sido observar como se transfería un plásmido no-conjugativo de una cepa a otra. Es decir, la información genética para construirlos debe de estar localizada en el genoma de la bacteria.

Nanotubos entre B.subtilis y E. coli. Fuente: Cell

Pero lo que más me ha llamado la atención es la formación de nanotubos y la transferencia de proteínas entre diferentes especies tan alejadas entre sí como B. subtilis y E. coli. En términos evolutivos hay más distancia entre esas dos bacterias que entre un ser humano y un champiñón.

Los experimentos Gyanendra P. Dubey y Sigal Ben-Yehuda son muy llamativos y sin son reproducidos y confirmados experimentalmente por otros grupos probablemente cambiaran varios apartados de los libros de texto de Microbiología. Sobre todo aquellos dedicados a la expansión de las resistencias bacterianas a los antibióticos, la formación de biofilms o las relaciones entre las diversas comunidades microbianas.

Dubey GP, & Ben-Yehuda S (2011). Intercellular nanotubes mediate bacterial communication. Cell, 144 (4), 590-600 PMID: 21335240