“Each of us is a superorganism; a collective of species living side-by-side and cooperatively running the body that sustains us all” – Alanna Collen (al seu llibre “10% Human. How your body’s microbes hold the key to health and happiness”).
Aquesta setmana hem decidit canviar una mica de la temàtica habitual dels últims posts. La setmana que ve la reprendrem amb una altra patologia, però aquesta us hem volgut apropar una curiositat que fa uns mesos ens va cridar l’atenció. La revista Nature va publicar al juliol un estudi que demostra que, com les neurones, els bacteris també es comuniquen via senyals elèctriques.
A l’entrada “Gut-brain axis” us explicàvem la relació entre l’intestí i el sistema nerviós. Però resulta que la base d’aquests dos grans òrgans, la microbiota intestinal (i no només aquesta, sinó tota la resta de bacteris) i les neurones, fan servir el mateix sistema de comunicació: els impulsos elèctrics. Com us explicarem a continuació, és veritat que la complexitat i la velocitat amb que ho fan no és la mateixa (les neurones són més ràpides i precises). Però aquest descobriment obre la porta a entendre les aures (onades d’activitat elèctrica anormal que tenen lloc al cervell) associades a la migranya o l’epilèpsia, ja que s’hipotitza que aquesta comunicació bacteriana podria ser la precursora d’aquests comportaments patològics que són les aures.
Aquesta investigació, feta conjuntament entre la Universitat Pompeu Fabra (UPF) i la University of California, San Diego, va sortir a la llum al juliol, resultat d’una investigació prèvia en què es veia com les cèl·lules que vivien en comunitat podien tant cooperar com competir pels recursos. El que van fer va ser estudiar el comportament d’una comunitat de Bacillus subtilis (imatge 1) en un biofilm (imatge 2).
[*Un biofilm és, explicat d’una manera molt senzilla, la constitució d’una comunitat de microorganismes associada a una superfície. Els microorganismes generen unes substàncies que són la base perquè les cèl·lules d’adhereixin al material, constituïnt així la matriu del biofilm, que en permet el creixement i/o desenvolupament].
Van observar que les cèl·lules de la perifèria del biofilm condicionaven la vida de les cèl·lules centrals i viceversa, fent de la relació una co-dependència metabòlica.
En base a aquesta observació i a la, ja coneguda, presència de canals iònics (estructures que hi ha a les membranes cel·lulars i que permet els pas d’ions de dins a fora la cèl·lula) als bacteris, l’equip de la UPF, liderat per l’investigador Jordi Garcia-Ojalvo, i el de la University of California, van decidir buscar l’ús que feien els bacteris d’aquests canals, ja que fins al moment havien servit per saber com eren els de les neurones, però no se sabia perquè els tenien els propis bacteris.
La investigació conclou que els fan servir per comunicar-se entre ells quan està en risc la seva supervivència, i en fan ús quan viuen en comunitat (com en un biofilm). Quan organismes de la part central detecten que hi ha manca de nutrients, envien una senyal elèctrica d’estrès que es va amplificant cap als organismes de la perifèria perquè deixin passar més aliment (i per tant les cèl·lules exteriors en consumiràn menys). Aquest procés ve mediat a través d’ions de potassi i mitjançant el glutamat com a NT (podeu veure les oscil·lacions dels nivells de potassi en aquest vídeo, extret del propi article “Ion channels enable electrical communication in bacterial communities”). Així mateix, quan es detecta la presència d’un agent tòxic, les cel·lules de la perifèria avisen a les del centre. Es converteix en una lluita entre les dues bandes però sense guanyador, en un estira i arronsa constant però que assegura la supervivència. Això els fa altament resistents a antibiòtics i desinfectants i, per tant,un gran risc pels humans.
Els ions de potassi i el glutamat són els mateixos agents implicats en la formació de les aures. A més, aquest tipus de comunicació és, segons Garcia-Ojalvo “l’antecedent evolutiu del comportament neuronal”, però molt més simple (les neurones no només fan ús de canals de potassi, sinó que també en necessiten pel sodi) i lent (la comunicació tarda milisegons en la neurona però hores entre els bacteris). Tenint en compte les similituds dels dos sistemes, s’espera poder desenvolupar biofilms experimentals on analitzar, de forma més senzilla, els processos implicats en el desenvolupament de les aures i així poder-hi trobar una sol·lució.
I fins aquí l’article d’aquesta setmana. Esperem haver-vos despertat curiositat!
Fonts i enllaços consultats:
–Article “Las bacterias se comunican por impulsos eléctricos como las neuronas”, de El País, del 22 d’Octubre de 2015.
–https://www.upf.edu/cexs/news/20151023.html
-Liu J,Prindle A, Humphries J, Gabalda-Sagarra M, Asally M, Lee DD et al. Metabolic co-dependence give rise to collective oscillations within biofilms. Nature. 2015 Jul 30;523(7562):550-4. doi: 10.1038/nature14660.
-Prindle A, Liu J, Asally M, Ly S, Garcia-Ojalvo J, Süel GM. Ion channels enable electrical communication in bacterial communities. Nature. 2015 Nov 5;527(7576):59-63. doi: 10.1038/nature15709.
-Donlan RM. Biofilms: Microbial Life on Surfaces. Emerg Infect Dis. 2002 Sep; 8(9): 881-890.
-Apapatxar-
Apapatxar 