El “yo” de los microorganismos

El que los microorganismos aparecieran en las primeras etapas de la evolución no significa que sean simples. De hecho, son capaces de complejas relaciones entre ellos e, incluso, de reconocerse como pertenecientes un grupo distinto a los demás…

 

“swarming” o movimiento en enjambre

No es la primera vez que introducimos en este foro un tema relacionado con los microorganismos como seres sociales. Los asiduos a este blog quizá recuerden un post sobre las finas relaciones de comensalismo entre distintas especies de bacterias en un “biofilm” y cómo éstas se encontraban determinadas genéticamente.

Me gustaría ahondar un poco más en la idea de que los microorganismos son primitivos porque aparecieron de una manera temprana en la evolución y no porque su comportamiento sea simple. Cada vez se leen más artículos de investigación que nos abren la mente. El último que me ha llamado la atención es un Science de julio de este año en el que describen los genes que regulan el reconocimiento de lo propio en la bacteria Proteus mirabilis, conocida por los microbiólogos clínicos por estar asociada al desarrollo de cálculos renales.

Quizá, cuando pensábamos en bacterias, en un cultivo de laboratorio o en el ambiente, se nos venía a la mente una masa de organismos unicelulares incapaces de hacer caso a nada más allá de su membrana plasmática. Ahora sabemos que esto no es así y que son capaces de interaccionar con sus vecinos, incluso aunque sean especies distintas. Es más, el artículo del que quiero hablar hoy nos enseña que, además, ellas se dan cuenta que son distintas ya que hay un sistema genético que les permite reconocer a su descendencia como  “lo propio” y al resto como “lo distinto”.

Históricamente, durante el diagnóstico clínico, se han seguido dos técnicas para determinar la cepa de Proteus mirabilis involucrada: la excreción de unas proteínas pequeñas denominadas proticinas y su capacidad para mezclarse con otras cepas. Antes de seguir me gustaría aclarar que una cepa no se refiere a otra cosa que a una variante con ligeras diferencias genéticas dentro de una misma especie. La mezcla o no de cepas de Proteus mirabilis se da durante un proceso de movilidad denominado “swarming” o movimiento en enjambre. Los microorganismos son capaces de moverse sobre un sustrato más o menos viscoso de varias formas y hay dos relacionadas con la posesión de flagelo, el “swimming” o natación y el movimiento en enjambre. Los estudiosos de la estrategia militar conocerán el “swarming” como un movimiento de ataque coordinado en el que el atacante cubre el máximo de territorio en todas las direcciones para luego reagruparse, pero en ecología también es una estrategia de ataque de depredadores sociales sobre sus presas y una forma de dispersión de los enjambres. En microbiología, este tipo de movimiento sirve para colonizar nuevas zonas y se caracteriza por la necesidad de coordinación del conjunto de células.

Pues bien, los autores de este interesante artículo viendo este hecho buscaron mutantes de una cepa que no fueran capaces de mezclarse con su cepa parental, asumiendo que sería porque mutaron en los genes que determinan el reconocimiento entre cepas. Y así fue, aislaron todo un grupo de genes relacionados con esta función y mediante mutantes sencillos pusieron de relieve la función concreta de cada uno: los hay para el reconocimiento de lo propio y los hay que reconocen a su cepa parental, por lo que mediante ambos podemos asumir que la bacteria se “siente” perteneciente a determinado grupo. Además, otro dato importante es que alguno de estos genes parecen relacionados a nivel de secuencia con sistemas de secreción tipo IV. Los sistemas de secreción son proteínas de membrana que permiten el paso de moléculas (ADN, proteínas, moléculas pequeñas…) de un lado a otro de la membrana que limita la célula y que son importantes en procesos de interacción entre bacterias, infección, etc.

Tenemos, con esto, más datos que apoyan la idea de que las bacterias no son nada simples.

 

Olga Zafra

Centro de Astrobiología (INTA-CSIC)

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Comentarios

Estimada Olga,
el problema con las metáforas es que junto a su intención didáctica comportan una carga evocadora que muy bien puede servir para lo contrario de su propósito inicial. Frases como "el gen egoista", "la partícula de dios" o "la chispa de la vida" son perfectas para ser utilizadas demagógicamente por los enemigos más acérrimos de la ciencia. De manera que cuidado con las palabras, que tambien las carga el diablo. "Reconocerse", "darse cuenta", "el yo de los microbios" como imagen de lo que tal vez no sea otra cosa que alguna afinidad bioquímica de ciertas moléculas me parece algo forzado. No es necesario explicar el significado concreto que tiene en psicología <darse cuenta> que desde luego nada tiene que ver con la maquinaria molecular de las células. Esas afinidades bioquímicas tendrán que ver, digo yo, con el proceso evolutivo a través de generaciones que ha llevado a cada organismo a ser como es en un medio hostil, proceso que como todo el mundo sabe es ciego y estúpido por cuanto que su única guía es sacar mecánicamente el mayor número de copias posible de sí mismo. Otra metáfora, me cachis. Desde el erizo partenogénico de Loeb hasta Dolly, sin olvidar a la queridísima Mary Shelley y los "instrumentos de vida" aplicados al artefacto, cuanta literatura. De cualquier manera, te pido disculpas por mi insolencia. Un saludo

Admirada Olga:
Te felicito por buscar formas novedosas de hacer atractiva la búsqueda del conocimiento. Soy un edafólogo mexicano y recientemente bioedafógo extraoficial. A pesar de que desde que Aristóteles calificó a las lombrices como los intestinos de la tierra, mucha agua a pasado bajo el puente. Aunque un poco menos de esa agua ya pasó desde el descubrimiento de las bacterias del suelo, aún es parte de un campo como llamado por Juanjo "Un universo invisible bajo nuestros pies". Personalmente he expresado que al menos en México los biologos llegaron tarde a la edafología y los edafologos llegamos tarde a la biología. Pero nunca es tarde para cambiar los paradigmas y acercarnos un poco mas la terca realidad y su manifestación en la vida. Dicen que en la guerra y en el amor todo se vale, me atrevo a pensar que vuestro trabajo tiene de ambas cosas. A pesar del trabajo meritorio de muchos colegas, aún falta mucho por conocer en la biología del suelo y desde luego con los microorganismos.

Hola Francisco. ¿Por qué dices que la psicología nada tiene que ver con la maquinaria molecular? Precisamente es lo que la sustenta: un estímulo desencadena la liberación de determinado neurotransmisor que activa su receptor de membrana y hace que comience una fina ruta de señalización intracelular que desemboca en una respuesta, por supuesto si el receptor no funciona o falla algo en la cadena de señales la respuesta será incorrecta y eso nos afectará mentalmente… Puede que haya forzado un poco con las metáforas que señalas pero estrictamente hablando no me parecen incorrectas: Proteus se sabe un ente aislado frente a otros diferentes ¿no es eso "reconocerse", "ser yo frente a los otros"? aunque estoy de acuerdo que de ahí a tener que necesitar un psicoanalista todavía va un trecho, pero tampoco he sugerido eso en ningún momento. Por otra parte, nosotros somos así por el mismo proceso ciego y estúpido que hizo a Proteus como es y, probablemente, estudiando estos casos más sencillos también aprenderemos algo sobre nosotros.
De todas formas, en ningún caso me has parecido insolente y un blog es precisamente para comentar estas cosas, gracias por tu anotación.
También gracias a Régulo por sus ánimos, es cierto que nos queda todavía mucho camino por recorrer.
Abrazos
Olga

Las aseveraciones de Olga nos llaman, por decir lo menos, a la reflexión. El concepto de reconocimiento celular está ampliamente aceptado por la Biología Celular y, aunque refiere a células eucarióticas, no tiene por qué extrañar que algo semejante ocurra en las bacterias. Comparto el que las bacterias no son seres simples pues, citando un solo ejemplo, la respiración anaeróbica es un mecanismo fisicoquímico sumamente complejo con el cual ya cuentan las "primitivas" bacterias. Un proceso aleatorio entre el origen de la vida y la maquinaria bioquímica de las bacterias como seres primigenios no deja de sorprender. Significa que continuamente es necesario que revisemos nuestros conceptos de "simple", "primitivo", entre otros, y si de algo tenemos que cuidarnos, no es de las palabras, sino de no ver lo que la ciencia devela.

estimada Olga,
mi punto de vista es lego y aunque hoy existen vulgatas del funcionamiento del sistema nervioso y el cerebro, con esos mecanismos minuciosos que acabas de describir y que tanto embelezo y fascinación nos producen a los profanos, sin embargo considero que no es lo mismo saber de qué estan hechas las cosas, o cómo están hechas, que saber qué son. Cuando alguien estudia historia del arte no estudia mineralogía para saber qué son las catedrales, porque el estudio de la mineralogía jamás le conducirá a la comprensión de lo que es la catedral, que es otra cosa que sus piedras. Los padres de la psicología y el psicoanálisis no partieron de la biología molecular para toparse con el psiquismo, la mente, la conciencia, la conducta. En el afán de saber de qué están hechas la cosas las tomamos en trocitos cada vez más infinitesimalmente pequeños, conducidos por el método reduccionista, cargandonos por el camino lo que quizá sea esencial. ¿Como era el lema? "matamos para diseccionar". Yo no tengo ninguna duda de que todo lo existente, sin excluir ningun fenómeno, necesita un origen y soporte material. Pero tambien creo que lo real se organiza en distintos planos o niveles o entidades cuyas reglas y leyes son…no se como decirlo, intransferibles. Con las magnitudes de la macánica clásica no se puede entender el mundo cuantico. Para entender "Fortunata y Jacinta" no es imprescindible estudiar previamente psicología cognitiva. Los modos en que los organismos se reconocen a sí mismos y a su medio son multiples y variados y probablemente no haya un único mecanismo de reconocimiento. Pero lo de "darse cuenta" me sonó como perteneciente a otro plano.
Te reitero mis disculpas y te agradezco tu amable (y bella) explicación.

Tito Arroyo:
Justo acabo de terminar un libro donde se sintetiza muy bien lo que acabas de decir: el autor, un neurobiólogo inglés, se cuestionaba que la bioquímica se pueda reducir a la química o la ecología a la genética… porque se están mezclando niveles de oranización de la materia, y en cada nivel aparecen distintas relaciones de organización y se requieren distintas clases de descripciones y explicaciones. El reduccionismo aplica conceptos y términos de un nivel a fenómenos de otro. Por eso yo no creo que, como dice Olga, la maquinaria molecular sustente -es decir, explique- a la psicología, eso es mezclar niveles de organización distintos. Es obvio que sin el cerebro y su maquinaria molecular no existiría la psicología, pero tampoco existiría sin la cultura, o sin la información que modela el desarrollo cerebral. Por eso no creo que sea correcto mezclar los niveles de organización molecular y psicológico. La cosa es, creo yo, mucho más compleja.
Saludos

Todos estamos de acuerdo en que el nivel psicológico es mucho más complejo. No me termino de sentir a gusto en la postura "reduccionista" que me atribuís todos, pensándolo bien creo que mi filosofía sería intermedia entre el "reduccionismo" y el "holismo" (¿se llama así la otra corriente? ahora mismo no me acuerdo bien). Creo que el nivel molecular es el que dicta todo pero hay una red de interacciones tan grande y compleja que aparece otro nivel y, a nosotros, se nos hace un nivel distinto. De hecho podría ser un nivel distinto si consideramos por separado las moléculas y sus interacciones, pero yo las considero juntas para mi es lo mismo estudiar una molécula que estudiar las interacciones que puede llegar a construir (aunque lo uno es relativamente sencillo comparado con lo otro). Desde este punto de vista la cultura también se integra en la psicología a nivel molecular pero esa "maraña" de vías/interacciones no nos deja ver cómo y creemos que es un nivel superior.
Pero esto no deja de ser una postura personal, como todas por otra parte, lo realmente importante es que independientemente de que seamos "reduccionistas", "holistas" o "fifty-fifty" todos estamos de acuerdo en que es algo muy complejo y que hay que ir investigando desde lo más fácil. Eso es lo que yo destacaría, lo demás es ponerle nombre a posturas filosóficas (y que conste que yo soy una enamorada de la filosofía, no lo digo con ánimo peyorativo).
Saludos a todos
Olga

Estimada Raquel,
por mi parte no me considero competente ni está en mi intención atribuir nada a nadie, de manera que por este lado nuestra amiga Olga puede estar tranquila. Posiblemente, como dice Popper en otro contexto, resulte imposible captar la totalidad de los aspectos involucrados en una cosa o fenómeno y si queremos estudiar algo estamos obligados a seleccionar ciertos aspectos de ese algo y por tanto el reduccionismo quizá sea un procedimiento de análisis inexcusable del método científico; aunque no es obligatorio descartar por sistema el holismo y ni siquiera la dialectica si aportan alguna luz al asunto. Desde mi punto de vista el análisis molecular es tambien extremadamente selectivo, o sea reduccionista incluso respecto a su propia célula, y que la relación entre las partes y el todo en biología es de naturaleza distinta a esa misma relación en sociología, donde el holismo tiene sus defensores y detractores. La relación entre el individuo y la sociedad es de distinto tipo que la relación entre un organismo y sus células. Los organismos son totalidades respecto a sus componentes, y de esas totalidades emergen propiedades irreductibles a ninguna propiedad de sus partes. Esas "propiedades emergentes" generan sus propias leyes y su propia realidad. Esos "saltos cualitativos" se producen en todas las escalas y esferas de lo real, y en la misma historia de la biología existen discontinuidades inexplicables por el método reduccionista, en este caso por el darwinismo ortodoxo. Las partículas subatómicas que subyacen a los átomos que forman las moléculas proteicas que fabrican las células actuan conforme a las mismas leyes físicas de la materia y sin embargo las propiedades de las proteinas como tales no recuerdan para nada a las partículas que laten en su fondo. La A de ADN creo que significa ácido, que es una propiedad química, no física. Por tanto que "EL NIVEL MOLECULAR ES EL QUE DICTA TODO, PERO HAY UNA RED DE INTERACCIONES TAN GRANDE Y COMPLEJA QUE APARECE A OTRO NIVEL Y A NOSOTROS SE NOS HACE UN NIVEL DISTINTO" requeriría una cierta coda aclaratoria porque dicho así suena algo extraño. Me parece demasiado mecánico, demasiado cartesiano. Es como si tu capacidad de observar, estudiar y analizar fuese en cada instante un determinado estado topobiológico de las proteinas que fabrican tus células. ¡Um! No se me alcanza. ¿Cual sería el estado topobiológico de las proteinas de Eurípides en el momento de concebir "Alcestes"?
Un saludo cordial

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