per María del Carmen Outomuro Ruiz
Sovint pensem que la comunicació és una eina exclusivament humana que només es realitza a través de les paraules. No obstant això, si entenem la comunicació com a un intercanvi d’informació entre un emissor i un receptor, existeixen múltiples formes que no necessiten paraules i que estan presents a altres éssers vius, per exemple, als bacteris.
Què és la percepció de quòrum?
La percepció de quòrum, o quorum sensing en anglès, és una forma de comunicació dels microorganismes que permet als bacteris conèixer la densitat de població que hi ha al seu entorn. Es pot donar entre bacteris de la mateixa espècie o entre espècies diferents, i actua directament sobre la regulació de processos que són clau per a la seva supervivència.
Una llum enmig de la foscor
Segur que et sona haver vist documentals sobre peixos i meduses que viuen a grans profunditats i que brillen amb llum pròpia, literalment. Aquest fenomen es coneix com a bioluminescència i, en molts casos, és provocat per bacteris que viuen a dins dels animals luminescents.
Quan els bacteris detecten que hi ha una densitat poblacional considerable, expressen els gens de bioluminescència. Així, els bacteris proporcionen llum als animals marins, que els pot ajudar en la recerca de menjar o de parella, i els animals els proporcionen un hàbitat i nutrients. S’estableix, per tant, una relació de simbiosi, ja que ambdues parts en surten ben parades.
Els biofilms: una estratègia de supervivència
Un altre mecanisme que es regula gràcies a la percepció de quòrum és la formació de biofilms. Els biofilms són estructures tridimensionals que es formen perquè els bacteris secreten una matriu feta de polisacàrids i altres molècules, a la qual es queden adherits. De fet, són famosos perquè permeten que els bacteris s’enganxin a les superfícies. Pot semblar difícil d’imaginar, però en realitat trobem biofilms a molts entorns quotidians. Per exemple, quan el drap de la cuina es posa llefiscós, és perquè hi ha un biofilm de bacteris enganxats i cal desinfectar-lo o substituir-lo immediatament. Fins i tot trobem biofilms a les nostres dents: el que clàssicament es coneixia com a ‘“placa dental”.
Els bacteris que formen biofilms són més resistents a les condicions ambientals desfavorables, ja que la matriu impedeix que aquests arribin als bacteris. El principal problema que provoquen és que són extremadament resistents a la major part dels antibiòtics i dels desinfectants. A més, s’afavoreix l’intercanvi de gens de resistència entre els diferents bacteris del biofilm, encara que siguin d’espècies diferents.
En aquest sentit, moltes de les infeccions bacterianes més problemàtiques avui dia estan associades a bacteris que formen biofilms. També és el cas de les infeccions hospitalàries associades a dispositius mèdics. Per això, hi ha molta investigació sobre la seva formació i eliminació.
Tanmateix, no només són estructures indesitjables, ja que els biofilms tenen moltes aplicacions biotecnològiques, com la producció de compostos bioquímics o el tractament de medis contaminats mitjançant tècniques de bioremediació.
Inutilitzar les armes enemigues
Molts bacteris són capaços de produir factors de virulència, unes proteïnes que els ajuden en els processos d’infecció. Per exemple, poden ser molècules que afectin les cèl·lules immunitàries o que siguin tòxiques per al nostre organisme.
Una de les teràpies més prometedores per a lluitar contra les resistències bacterianes és la teràpia antivirulència, que consisteix a inactivar aquests factors de virulència. Aquest tipus de tractament presenta certs avantatges respecte a l’ús d’antibiòtics. En primer lloc, la pressió selectiva que fan contra els bacteris és menor, ja que no tenen per què morir sense els factors de virulència. Això fa que no sigui tan probable l’aparició de resistències als tractaments. També és un punt positiu que la microbiota sana del pacient no es veu afectada, pel fet que és un tractament molt més específic contra el patogen.
Divideix i venceràs
Tot i que no tots els mecanismes regulats per la percepció de quòrum són perjudicials, sobretot els biofilms i els factors de virulència tenen un especial interès en medicina a causa de l’augment de les resistències bacterianes als antibiòtics.
L’abús que hem fet dels antibiòtics (fent-los servir de forma preventiva, a la ramaderia amb l’objectiu d’engreixar més els animals, prenent-los sense recepta mèdica, etc.) ha provocat que els bacteris resistents hagin anat sobrevivint molt més que els altres, de tal manera que avui en dia és difícil trobar un antibiòtic per al qual no hi hagi espècies resistents.
Els antibiòtics són molècules que ataquen només els bacteris (no afecten altres éssers vius ni els virus) i que, des del seu descobriment, han ajudat a salvar milions de vides. Malgrat això, n’hem fet un ús abusiu: prenent-los sense recepta, per a prevenir infeccions en comptes de per a tractar-les, per a intentar curar malalties víriques, etc. També, durant molt de temps s’han fet servir a la ramaderia extensiva per a prevenir malalties i perquè alguns produeixen l’engreixament dels animals com a efecte secundari.
Així, hem anat eliminant els bacteris que es veuen afectats pels antibiòtics i fent que predominin els bacteris que hi són resistents, de tal manera que avui en dia és molt difícil trobar un antibiòtic per al qual no hi hagi espècies resistents. Es creu que el 2050, les infeccions de bacteris resistents als antibiòtics podrien arribar a ser la primera causa de mort mundialment. Per tal d’evitar que la situació empitjori encara més, és molt important prendre els antibiòtics només sota recepta mèdica i durant el temps que ens diguin, encara que ens trobem millor abans.
En aquest context, la ciència i la medicina s’estan esforçant a trobar nous tractaments contra aquests bacteris resistents als antibiòtics. Una de les alternatives que semblen més prometedores és la inhibició de la percepció de quòrum, ja que, com hem vist, està estretament relacionada amb la formació de biofilms i l’expressió de factors de virulència.
Podria ser que els bacteris es tornessin també resistents a la inhibició de la percepció de quòrum? Malauradament, sí. Tanmateix, si alguna cosa ens ha ensenyat la crisi dels antibiòtics, és que no hem d’apostar només per un únic tractament, sinó que cal fer més difícil l’aparició de resistències, apostant per tractaments diversificats i combinats.
Ja per acabar…
Hem vist com els bacteris són capaços de comunicar-se gràcies a un mecanisme que es coneix com a percepció de quòrum. Aquest mitjà de comunicació els serveix per portar a terme en comunitat una sèrie de processos molt importants per a la seva supervivència. Malgrat això, la percepció de quòrum també està implicada en molts processos infecciosos. És per això que conèixer com funciona i saber com sabotejar-la ens pot ser de gran ajuda en la recerca per a nous tractaments contra els bacteris resistents als antibiòtics.
Per saber-ne més
Ciència Oberta – El futur de les infeccions bacterianes
Revista Mètode – La llengua dels bacteris
Blog del CReSA – Biofilms bacterians: per què ens haurien d’importar?
Sobre l’autor: María del Carmen Outomuro Ruiz
Graduada en Biotecnologia (UB) i especialitzada en Microbiologia. Vaig començar en el món de la divulgació perquè volia que tothom sabés com d’interessants són els microorganismes.
Referències
Jiang, Q., Chen, J., Yang, C., Yin, Y., & Yao, K. (2019). Quorum sensing: A prospective therapeutic target for bacterial diseases. BioMed Research International, 2019, 2015978. https://doi.org/10.1155/2019/2015978
Kalia, V. C., Patel, S. K. S., Kang, Y. C., & Lee, J.-K. (2019). Quorum sensing inhibitors as antipathogens: biotechnological applications. Biotechnology Advances, 37(1), 68–90. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2018.11.006
Philipp, L.-A., Bühler, K., Ulber, R., & Gescher, J. (2024). Beneficial applications of biofilms. Nature Reviews. Microbiology, 22(5), 276–290. https://doi.org/10.1038/s41579-023-00985-0
Sedillo-Torres, I. Y., & Ibarra-García, J. A. (2020). La terapia antivirulencia como una estrategia contra bacterias multidrogo-resistentes. https://doi.org/10.5281/ZENODO.5094044
Zhao, X., Yu, Z., & Ding, T. (2020). Quorum-sensing regulation of antimicrobial resistance in bacteria. Microorganisms, 8(3), 425. https://doi.org/10.3390/microorganisms8030425
Cita del reportatge
Outomuro Ruiz, María del Carmen (2025, Març XX). La percepció de quòrum: la forma de comunicació bacteriana per excel·lència. Ciència Oberta,
Reportatge, Bioquímica. https://www.cienciaoberta.cat/percepciodequorum/.
Revisors: Pau Clavell Revelles, Mar Barrantes Cepas, Victor Naharro Oriol
