Exploran las paradojas en los sistemas de intercambio económico de metabolitos entre microorganismos.
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El ser humano está básicamente condenado si sigue con el mismo sistema relación entre sí y con el medio ambiente. El sistema económico que sufrimos se dirige hacia su propia destrucción y la de la biosfera, desastre del que sólo se podrá salir después de millones de años.
La única vía que podría paliar todo esto es la cooperación y entenderla es un objetivo de la ciencia. Para ello se usan modelos matemáticos, sociológicos o incluso microbiológicos.
Los microorganismos pueden luchar o cooperar, sea dentro de la propia especie o con otras. Estos producen muchos de los recursos metabólicos que necesitan para sobrevivir, pero, al tener membranas celulares semipermeables, algunos de estos productos pueden escapar al ambiente. Como los microorganismos viven en comunidades en las que puede haber otros microorganismos, pueden tomar del medio los productos liberados por otros microbios. Además, pueden responder a ese ambiente en el que se encuentran y ajustar en consecuencia lo que ellos mismos producen. Si nos fijamos bien, no es más que un sistema económico relativamente sencillo en el que hay un mercado en el que se intercambian productos. Sin embargo, es un sistema que los humanos no comprendemos bien.
Ahora, unos investigadores del Instituto Santa Fe describen en un artículo de Nature Communications tres dinámicas paradójicas en un comunidad microbiana simple y autoauficiente compuesta por dos tipos de microbios que producen bienes que son valiosos tanto para ellos como para los demás.
La primera paradoja, a la que han llamado «la maldición de ineficacia decrecida», el microorganismo A es más eficiente en producir cierto metabolito que el B. Por tanto el microorganismo B no tiene incentivo para producir este metabolito y detiene su producción del mismo. Pero, al ahorrar el gasto en la producción de este metabolito, entonces se reproduce más rápido. Al final, la proporción de la población global constituida por A será más pequeña.
La segunda paradoja es «la maldición de la ineficacia creciente». En este caso los organismos pueden ser mejores en la producción de bienes de tal modo que la población total crece casa vez más despacio. Esto ocurre porque se da lugar a una falta de especialización en donde ambos tipos de microorganismos producen los dos metabolitos y es cada vez menos eficiente, por lo que se crece más despacio.
Estas dos paradojas asumen que los dos tipos de células toman sus propias decisiones metabólicas de forma independiente.
La tercera paradoja es la que han llamado «la maldición del control». En ella un tipo de microbio puede manipular al otro para que siga una determinada estrategia. El manipulador puede inicialmente aumentar su porcentaje en la población total, pero al final experimenta grandes pérdidas. Dependiendo del plazo de tiempo en el que se dé la asociación, puede ser más beneficioso competir contra otros microbios que explotarlos.
Comprender este tipo de paradojas en la economía microbiana podría ser importante para el diseño de comunidades microbianas que generen productos o para entender mejor el microbioma humano. De entrada, parece que se puede saber qué microbios se beneficiarían más de ciertas estrategias de vivir en estas economías metabólicas.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Ilustración: Nature Communications.