Las bacterias pueden realizar actos altruistas

Un tema recurrente en Biología, que siempre despierta mucho interés e intensos debates, trata sobre los comportamientos altruistas. Es decir, de situaciones en las que un individuo se sacrifica por el bien de la población, a veces incluso con el resultado de su propia muerte. Gran parte del debate está en si realmente existe el altruismo o si es simplemente una forma de egoísmo: al proteger a la población en realidad se está protegiendo a la propia progenie, a la descendencia. Dado que el objetivo de todo ser vivo es reproducirse, proteger a tus hijos puede ser considerado egoísta.

 

En los últimos meses se han publicado dos trabajos que tratan sobre este tema. En ambos casos se han centrado en dos organismos a los que difícilmente se les puede acusar de ese egoísmo encubierto que se achaca en la mayoría de los casos. Los organismos experimentales son dos bacterias, en un caso Escherichia coli y en el otro Vibrio sp.

De los dos trabajos, el más elegante es el que han realizado los científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts. En su experimento han estudiado las relaciones que se establecen en las comunidades formadas por distintas especies del género Vibrio criadas en el laboratorio.

Lo primero que hicieron fue cultivar las bacterias en un medio similar a aquel en el que viven de manera natural. En distintas placas se daban distintas composiciones de especies, y en cada uno de los cultivos había al menos dos variedades de cada especie. Por variedades se entiende bacterias de la misma especie pero con una composición genética distinta, que en la gran mayoría de casos tiene que ver con la posibilidad de producir antibióticos.

Y ahí es donde encontraron el comportamiento altruista. En todos los cultivos había alguna especie que se desarrollaba más que el resto, que comenzaba a acaparar todo el espacio y los nutrientes. En ese momento, algunos individuos de otra especie “disparaban” la producción de antibióticos. De esta manera conseguía afectar a la dominante sin dañar a sus congéneres. Todo esto, evidentemente, con un coste para ellas, ya que producir antibióticos requiere mucho alimento, y sobre todo poner la maquinaria celular a funcionar casi en exclusiva para ello, impidiendo que crezcan o se reproduzcan.

El segundo experimento también consiguió demostrar el altruismo, y al mismo tiempo explicar un patrón conocido como “efecto Eagle”: cuando la cantidad de antibióticos en el medio es muy alta las colonias de bacterias se desarrollan mejor que a concentraciones bajas.

Para realizar su trabajo, el equipo de investigación de la Universidad de Duke, en Estados Unidos, modificó genéticamente una población de Escherichia coli. Esta bacteria es muy común, y uno de los organismos más utilizados en laboratorio. Se trata de una bacteria fácil de cultivar, en la que las modificaciones genéticas son simples de realizar y del que se conoce bien su genoma natural.

Introdujeron dos genes. El primero produce una enzima capaz de provocar la lisis, un tipo de muerte celular en el que la pared celular de la bacteria se disuelve y el contenido celular se vierte en el medio. Esta enzima se inducía por concentración de antibiótico, lo que quiere decir que solo comenzaba a producirse si la cantidad de estas sustancias tóxicas para las bacterias aumentaba mucho. El proceso, eso sí, lo controla la bacteria, pudiendo evitar que se produzca la enzima.

La segunda modificación también producía una enzima, también inducible por concentración de antibiótico. En este caso, la sustancia producida es capaz de destruir el antibiótico. Las bacterias capaces de producirla acumulan esta enzima dentro de la célula, no son capaces de liberarla al medio. Por tanto, la única manera de que funcione es mediante lisis celular. Así la muerte de una bacteria contribuye al bienestar de la población

Lo que pudieron comprobar los científicos en este caso es que algunos individuos de esta especie de bacteria comenzaban a producir la enzima capaz de degradar el antibiótico, y cuando alcanzaban una concentración suficientemente alta, disparaban el proceso de lisis. De esta manera, con su sacrificio, permitían mantener con vida al resto de la población.

Y como ambas sustancias se generan en mayor medida cuanto mayor es la concentración de antibióticos en el medio, al crecer este también aumentaba el número de bacterias que realizaban el sacrificio.

Estas bacterias habían sido modificadas, pero sistemas parecidos a lo que se introdujeron en sus genomas existen en las poblaciones naturales. Por lo tanto, se puede deducir que el “efecto Eagle” tiene lugar de una manera similar, con algunos individuos comportándose de manera altruista para proteger a miembros de su población.