Quorum Sensing: El lenguaje de las bacterias

 

Hasta hace poco se pensaba que las bacterias no tenían la habilidad de comunicarse. Sin embargo, en 1977 se descubrieron los mecanismos de comunicación de estos seres vivos. Estos sistemas son conocidos como quorum sensing y permiten a los microorganismos relacionarse entre sí, con el medio ambiente y con otros organismos vivos.

¿QUÉ ES QUORUM SENSING?

El Quorum Sensing es una forma de comunicación que se da a través de señales químicas y permite a las bacterias responder a la búsqueda de nutrientes, producción de antibióticos, pigmentos, reacción de hipersensibilidad, entre otros.

Quorum Sensing fue descubierto en una bacteria marina, denominada Vibrio fischeri, que coloniza de forma asociante a un calamar. Esta bacteria libera las moléculas que se van acumulando hasta la fase de mayor crecimiento y la alta concentración permite la expresión del gen que codifica la enzima responsable de emitir luz.

¿Entonces los calamares están siempre brillando? La respuesta es no, ya que en el caso de que la densidad poblacional bacteriana sea muy baja, el inductor de este proceso no alcanza concentraciones significativas para desencadenar la expresión genética y entonces la bacteria no producirá luz. Por el contrario, en altas densidades bacterianas, la concentración también se incrementa y consigue difundir al interior de la bacteria desencadenando la bioluminiscencia.

Ilustración 1. Vibrio fischeri
Ilustración 2. Calamar colonizado de forma simbiótica por Vibrio fischeri

COMUNICACIÓN BACTERIA-PLANTA

Durante millones de años las plantas han convivido con diferentes bacterias que se encuentran en el suelo. La rizosfera se define como el suelo alrededor de las raíces que está bajo la influencia de los exudados, donde se albergan una gran cantidad de microorganismos. Para tener éxito las bacterias deben ser capaces de competir y sobrevivir en complejas comunidades microbianas dando lugar a las interacciones planta-bacteria.

Esta comunicación, llamada Quorum Sensing, tiene lugar a través de autoinductores (AIs) bacterianos que regulan su comportamiento colectivo en función de la percepción de la densidad poblacional.  Las bacterias asociadas a las plantas, tanto benéficas como patógenas, utilizan este sistema para poder comunicarse entre ellas como con sus hospedadores.

Por su parte,  las  plantas  se  han  adaptado  para  reconocer  estos autoinductores  bacterianos  con  los  fines  de  modular su propio  crecimiento  y  desarrollo,  que  va  desde  la germinación, formación de raíces laterales, longitud de la  raíz  primaria,  pelos  radiculares,  estructuras especializadas para la toma de agua y nutrientes;  mientras  que  también  han desarrollado  estrategias  para  silenciar  el  diálogo  de bacterias patógenas o para mimetizarse con  el diálogo de  las  bacterias  benéficas.

Ilustración 3. El “lenguaje” de la plantas y bacterias

Entonces, podemos decir que Quorum Sensing es la comunicación de las bacterias y las plantas está basada en la recepción y emisión de “palabras”, formadas por sustancias difusibles (moléculas señal) que viajan muy rápido y pueden ser recibidas por otros seres vivos que dan un lugar a una respuesta, igual que en cualquier conversación. Cuidar sus suelos es cuidar su lenguaje.

Bibliografía

Newton, J. A., & Fray, R. G. (2004). Integration of environmental and hostderived signals with quorum sensing during plant–microbe interactions. Cellular microbiology, 6(3), 213-224.

Raghavendra, M. P. (2017). Quorum Sensing in Plant Microbe Interaction. In Agriculturally Important Microbes for Sustainable Agriculture (pp. 87-110). Springer, Singapore.

Sharma, A., Singh, P., Sarmah, B. K., & Nandi, S. P. (2020). Quorum sensing: its role in microbial social networking. Research in microbiology, 171(5-6), 159-164.

Alba Lorenzo Martínez

Graduada en Biología por la Universidad de Granada. En 2021 estudió el Máster en Profesorado de Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas en la Universidad de Almería. Actualmente realiza el grado de Ingeniería Agrícola en la Universidad de Almería y se realiza sus prácticas como Técnico Agrícola en Agroecology.