Evolución cooperación autodestructiva y bien común en comunidades bacterianas

Las bacterias

son microorganismos unicelulares que presentan un tamaño de algunos micrómetros de largo (entre 0,5 y 5 μm, por lo general) y diversas formas incluyendo esferas, barras y hélices. Muchas bacterias disponen de flagelos o de otros sistemas de desplazamiento y son móviles.

Las bacterias, además, son los organismos más abundantes del planeta. Son ubicuas, encontrándose en todo hábitat de la tierra, creciendo en el suelo, en manantiales calientes y ácidos, en desechos radioactivos,[1] en las profundidades del mar y de la corteza terrestre. Algunas bacterias pueden incluso sobrevivir en las condiciones extremas del espacio exterior. Se estima que hay en torno a 40 millones de células bacterianas en un gramo de tierra y un millón de células bacterianas en un mililitro de agua dulce. En total, se calcula que hay aproximadamente 5×1030 bacterias en el mundo.

A pesar de su aparente simplicidad, las bacterias pueden formar asociaciones complejas con otros organismos. Estas asociaciones se pueden clasificar como parasitismo, mutualismo y comensalismo.

Debido a que las bacterias conforman sistemas complejos de asociación,  éstas están siendo estudiadas respecto a su comportamiento altruista  y competitivo respecto a la selección natural, el software libre y la evolución cultural, así como las reacción sistémica de éstas frente al cambio climático pues se anticipan al cambio de su entorno .

Referente al comportamiento altruista  y competitivo respecto a la selección natural nos llega desde Neofronteras, vía Nature, un artículo titulado

Altruismo bacteriano el cual  sobre como algunas  bacterias infecciosas se « suicidan » para eliminar a todos los competidores y permitir a sus clones sobrevivir.

Algunas de estas bacterias se suicidan para eliminar competidores y que el nuevo “ecosistema” creado ayude a sus clones. Lo más interesante es que los científicos que han estudiado estas bacterias pueden explicar cómo pudo haber evolucionado este tipo de comportamiento.

El fenómeno se denomina cooperación autodestructiva y ayuda a las bacterias como Salmonella typhimurium y Salmonella Clostridium a establecerse fuertemente en el aparato digestivo de su víctima.
El equipo de investigadores que ha explicado este fenómeno está formado por Martin Ackermann del ETH Zurich (Suiza).

La bacteria en cuestión es la Salmonella, famosa cuando, generalmente en los veranos, producen brotes infecciosos que afectan el aparato digestivo de sus víctimas.

Estudiaron cómo S. typhimurium expresaban el factor de virulencia TTSS-1, que produce inflamación en los intestinos. Esta inflamación erradica la microflora intestinal, que de otra manera competiría por los recursos, pero además mata también a las S. typhimurium en su vecindad. Después de este asalto, el camino está despejado para que las S. typhimurium restantes se aprovechan y colonicen los intestinos.
En la parte central intestinal sólo el 15% de la población de S. typhimurium expresa TTSS-1. Por el contrario en los tejidos de la pared intestinal casi todas las bacterias lo hacen. Según invaden el tejido la inflamación aumenta matando a los invasores junto a la flora competitiva que estaba ya ahí.

Esta cooperación autodestructiva descansa en unos genes que controlan el comportamiento altruista suicida y que no siempre son expresados. La existencia de este “ruido fenotípico” significa que sólo una fracción de la población exprese TTSS-1, permitiendo a los genes kamikazes persistir en la población. Si cada célula expresara estos genes entonces la comunidad desaparecería y no habría ningún beneficio para el grupo.

El equipo concluye que el acto de autodestrucción puede surgir si el nivel de “bien común” es lo suficientemente alto. Además los individuos cooperativos deben de beneficiarse del acto cooperación de los otros más frecuentemente que los individuos que no cooperan. En el caso de bacterias intestinales esto se da si el mínimo número de patógenos requeridos para infectar es relativamente pequeño, de alrededor de unas 100 células para la Escherichia coli, por ejemplo.

Las bacterias de la parte central son genéticamente idénticas a las que están en la pared por lo que el fenómeno sorprendió a los científicos. De alguna manera algunas de las bacterias se sacrifican como si fuesen kamikazes para el bien común de la comunidad.

Si el gen del altruismo kamikaze es siempre expresado tiende a desaparecer, porque aquellos que lo poseen se sacrificarán por los que no lo hacen. Sin embargo, si unas veces se expresa y otras no, entonces puede persistir en el tiempo porque algunos portadores pueden sobrevivir y pasarlo a las generaciones siguientes.
Esta investigación puede además ayudar al diseño de nuevas estrategias contra estos patógenos.

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