Uno de los principales problemas sanitarios de la actualidad tiene que ver con la resistencia a los antibióticos que presentan varios grupos de bacterias. ¿Qué les permite protegerse de la acción de estos fármacos? Hasta ahora, se sabe que las bacterias se acumulan en las superficies para formar comunidades densas, llamadas biopelículas, que pueden protegerlas de los antibióticos. Sin embargo, esta aglomeración drena sus reservas de alimentos rápidamente. ¿Cómo logran sobrevivir, entonces, y más aún, generar una suerte de escudo frente al fármaco?
Un estudio publicado en la revista Physical Review Letters, liderado por Francisca Guzmán, investigadora del Núcleo Milenio Física de la Materia Activa, y Arnold Mathijssen, de Universidad de Stanford, podría tener la respuesta.
En la investigación se descubrió que estas “alfombras activas” microbianas pueden reponer los recursos que consumen al estar aglomeradas, creando fuertes flujos que transportan nutrientes y oxígeno hacia el lugar donde se encuentran.
“Una bacteria individual sólo produce flujos pequeños y orientados al azar, pero cuando las bacterias se autoorganizan en patrones específicos, pueden amplificar los vórtices para abarcar grandes distancias, incluso más allá del tamaño de su colonia. Calculamos las intensidades de flujo generadas por estos patrones y predecimos que este transporte cooperativo de nutrientes puede sostener la actividad microbiana”, afirma Francisca Guzmán.
La experta lo grafica con un ejemplo: “es como si abriéramos el tapón de la tina. Se produce un flujo que arrastra todo y eso es justamente lo que hacen las bacterias cuando forman manchas, biofilmes o nadan organizadas. Producen un flujo que arrastra nutrientes sobre ellas, lo que les permite, por ejemplo reproducirse, activarse, etc”, agrega.
Desenmascarar mecanismo
Comprender cómo se ensamblan las células individuales para funcionar colectivamente es un pilar fundamental de la biología. Y este hallazgo permite conocer más de esto, pero a la vez aplicar nuevas tecnologías que podrían perturbar estos flujos de reabastecimiento y así prevenir la formación de biopelículas bacterianas, reduciendo la necesidad de aplicar bactericidas y disminuyendo las posibilidades de infección.
Si bien, una parte de la resistencia de las bacterias a los antibióticos puede deberse a mutaciones genéticas, este equipo de físicos descubrió que la forma en que las bacterias se autoorganizan en la naturaleza les permite generar flujos que arrastran nutrientes a velocidades dos veces más rápida que la sedimentación, lo que optimiza su alimentación y su actividad. “Descubrimos por qué es tan difícil deshacerse de ellas. Desenmascaramos una de las formas “mecánicas” en las que las bacterias sostienen la formación de biofilmes y manchas sobre superficies”, dice.
Arnold Mathijssen, físico de Universidad de Stanford y actualmente de visita en Chile, invitado por el Núcleo Milenio Física de la Materia Activa, agrega: “nuestro proyecto podría ser útil para evitar que se formen las biopelículas al cortar el suministro de nutrientes. Entonces, si podemos detener los flujos colectivos, las bacterias no pueden vivir el tiempo suficiente para formar las biopelículas y, por lo tanto, el tratamiento con antibióticos podría sr más efectivo”.
