La colaboración es una parte importante de la investigación científica, y los científicos a menudo se unen para combinar sus esfuerzos y contribuir a objetivos científicos compartidos. Resulta que la colaboración también es un rasgo importante entre las bacterias.
Al comunicarse a través de un lenguaje químico y esperar hasta tener los números correctos, las bacterias pueden tener éxito en tareas que no habrían podido realizar por sí solas.
Por este descubrimiento fundamental, un proceso conocido como detección de quórum, tres científicos y colaboradores de larga data fueron nombrados ganadores del Premio Internacional Gairdner de Canadá 2023. El premio fue compartido entre Bonnie Bassler, profesora Squibb y presidenta del Departamento de Biología Molecular de la Universidad de Princeton; E. Peter Greenberg, Profesor Nester de Microbiología de la Universidad de Washington; y Michael R. Silverman, ex profesor adjunto de biología marina en el Instituto Scripps de Oceanografía que se jubiló en 2000.
Todo comenzó con una oscura bacteria marina bioluminiscente conocida como Vibrio fischeri, que exhibe un rasgo particularmente único:solo se ilumina cuando está en un grupo. Este comportamiento fue caracterizado por primera vez en la década de 1970 por el fallecido J. Woodland Hastings, profesor de la Universidad de Harvard, quien describió una señal química de estructura desconocida responsable del comportamiento.
"Hubo un período de 10 años en el que pensamos que esto estaba sucediendo, pero nadie sabía cómo", dice Greenberg. "Y luego uno de mis co-receptores, Mike Silverman, junto con uno de sus estudiantes de posgrado, descubrieron los genes responsables [de este mecanismo]".
"La genética es una herramienta muy poderosa", añade Silverman.
Greenberg, que había estado entrenando con Hastings, caracterizó estos genes de forma independiente. También descubrió una señal química similar en la bacteria patógena Pseudomonas aeruginosa. Fue entonces cuando nació el término detección de quórum, que describe esta comunicación de célula a célula.
"Lo que nosotros y otros hemos demostrado es que [las bacterias] se comunican con un lenguaje químico. Cuentan sus números y reconocen cuando tienen los números correctos", explica Bassler.
Para ello, las bacterias secretan pequeñas moléculas conocidas como autoinductores. Cuando se ha reunido un grupo de bacterias lo suficientemente grande y se han secretado suficientes autoinductores, las bacterias pueden detectar esta señal química y comenzar a trabajar juntas como un grupo.
"Si todas [las bacterias] hacen algo juntas, pueden tener éxito en tareas que no podrían realizar si actuaran individualmente. Porque individualmente, son demasiado pequeñas para marcar la diferencia", continúa Bassler.
Bassler, que alguna vez trabajó como investigador postdoctoral con Silverman, llevó estos conocimientos a un nuevo nivel al demostrar que este fenómeno no es oscuro, sino que es común entre las bacterias.
De hecho, los investigadores descubrieron que el comportamiento de detección de quórum no se limita en absoluto a las bacterias. Bassler también demostró que las bacterias pueden utilizar este mecanismo para comunicarse entre especies y que es la base de las interacciones bacterianas con los virus.
Hoy en día, la detección de quórum ha surgido como un nuevo campo de la microbiología. Los descubrimientos realizados por Bassler, Greenberg y Silverman no solo cambiaron nuestra comprensión de las bacterias y sus interacciones entre sí, sino que también abrieron las puertas al uso de la comunicación entre células en entornos clínicos.
Como ejemplo de esto, Bassler y sus colaboradores han utilizado la detección de quórum para desarrollar terapias de moléculas pequeñas, que son menos vulnerables a la resistencia a los antimicrobianos que los antibióticos tradicionales. Greenberg también ha utilizado la detección de quórum para combatir infecciones asociadas con la fibrosis quística.
En general, los galardonados coinciden en que la colaboración fue un aspecto crucial de sus descubrimientos. Al trabajar juntos y aprovechar las ideas de los demás, Bassler, Greenberg y Silverman han revolucionado el campo de la microbiología.
"Es curioso que el premio sea por descubrir cómo grupos de microbios [...] trabajan juntos y optimizan comportamientos, porque eso es lo que estamos tratando de hacer en el laboratorio", dice Bassler.
"Encuentro que [...] el premio tiene algo de mágico".
