Una comunidad microbiana de bacterias contamina tanto su medio que termina con la vida de todos sus individuos antes de que se agoten los recursos disponible.
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El mundo microbiano es mucho más complejo que lo que el hombre de la calle supone. Por estas mismas páginas de NeoFronteras hemos visto muchos ejemplos de cooperación entre microbios. Así, por ejemplo, hay casos de comunidades de distintas especies en las que unas aprovechan los metabolitos de otra.
Muchas de estas comunidades forman agregados de distintos tipos, desde las biopelículas a los estromatolitos, en otro ejemplo de propiedad emergente que surge a raíz de reglas de cooperación simples. Para todo ello es necesario algún tipo de comunicación entre los individuos.
Uno de los casos más fascinantes es el de los mohos mucilaginosos, que incluso asumen el sacrificio de unos individuos por el bien de la comunidad o de la especie. Estos microorganismos ameboides son capaces de formar estructuras que transportan nutrientes con unos trazados con los que se resuelven problemas de distancia mínima. Si se partiera desde cero de un país con ciudades dispersas al azar, la manera más efectiva de trazar las carreteras sería la dictada por las estructuras creadas por mohos del fango en modelos experimentales en los que se sustituye las ciudades por montoncitos de nutrientes.
Todo esto parece sugerirnos que los microorganismos poseen cierta inteligencia colectiva y que esta habría aparecido por evolución como un resultado inevitable. Al fin y al cabo, la vida microbiana reinó sobre la Tierra durante más de 3000 millones de años hasta que aparecieron los seres pluricelulares.
Sin embargo, la evolución es un tanto contingente y puede dar lugar a comportamientos irracionales e incluso suicidas. Un estudio reciente muestra como una comunidad microbiana puede verse infectada de tal estupidez masiva que lleva consigo unos efectos devastadores sobre la propia comunidad que hacen que desaparezca.
Jeff Gore (Massachusetts Institute of Technology) y sus colaboradores han estudiado la bacteria del suelo Paenibacillus sp. Para ello diseñaron unos experimentos simples en los que cultivaron estas bacterias en un medio con glucosa y otros nutrientes. Entonces las bacterias experimentaron un crecimiento exponencial, algo común en estos casos.
Generalmente este crecimiento exponencial se detiene cuando se agotan todos los nutrientes y la población microbiana muere de hambre. Este caso ha sido usado muchas veces como metáfora del comportamiento alocado de la especie humana, que consume recursos en forma exponencial hasta que choquemos contra los límites del planeta, algo que ya está ocurriendo.
Pero, en este caso del Paenibacillus no se da un agotamiento de los recursos. En su lugar, estos microorganismos contaminan su ambiente tan rápida y masivamente que la población al completa muere intoxicada y desaparece. Los investigadores sostienen que, básicamente, la comunidad microbiana comete un suicidio ecológico.
El fenómeno es tan dramático que se puede observa un crecimiento exponencial tal que en 24 horas es seguido por un decrecimiento exponencial. Al final no queda ni una sola célula viable en el cultivo, aunque todavía queden nutrientes suficientes para un potencial crecimiento.
Estas bacterias segregan un ácido que es liberado al medio, en este caso el cultivo. Según se va acumulando este ácido, el pH va bajando hasta que la acidez es letal para estos microbios.
Lo curioso es que estos microorganismos no hayan desarrollado por evolución un mecanismo por el cual sepan que tienen que detener ese crecimiento o esa contaminación masiva. Las células simplemente no se dan cuenta de lo que están haciendo a tiempo y no detienen su comportamiento.
Pero el caso de Paenibacillus no es único, alrededor de un cuarto de las cepas de bacterias del suelo que estos investigadores han puesto a prueba poseen este estúpido comportamiento suicida.
Quizás lo más curioso es la manera en la que los investigadores consiguen evitar ese destino final. Basta añadir una disolución tampón al medio que controle el pH o pequeñas cantidades de antibiótico que reduzca el crecimiento sin control para que la población no se autocontamine hasta desaparecer.
Algunos investigadores se preguntan por qué el fenómeno no había sido descubierto hasta ahora. Quizás la razón sea que no se buscó tal comportamiento porque se asumía que no existía. Se suponía que, antes de que se llegase esa situación, debían de intervenir procesos inhibidores que impidieran la muerte total de la población. Estos procesos pueden además forzar la formación de esporas o de quistes a la espera de tiempos mejores cuando las condiciones ambientales sean de nuevo propicias.
El resultado se ha obtenido con monocultivos en un sistema cerrado con aporte ilimitado de nutrientes. Obviamente esto no significa que estas sean las condiciones y este sea el comportamiento en la Naturaleza, pues el suelo es una rica comunidad de todo tipo de microorganismos muy compleja y la basura de unos puede ser la comida de otros. Además, pueden comunicarse unos con otros de tal modo que el comportamiento suicida se detenga. Unas especies compiten contra otras y las distintas poblaciones son reguladas. Unas especies acidifican el medio mientras que otras elevan el pH.
Extraer y aislar una de estas cepas microbianas del suelo y colocarlas en un medio de cultivo es ponerlas frente a una situación que casi nunca se da en la Naturaleza y frente a la cual las especies no han evolucionado para tener una estrategia de defensa.
En todo caso, es un buen ejemplo de la lucha perpetua que hay en la Naturaleza, lucha que hace surgir comportamientos complejos como los de cooperación frente a los egoísmos particulares.
No es el único caso que hay en la Naturaleza de comportamiento destructivo sobre el medio. Al fin y al cabo tampoco es extraño que los organismos realicen acciones que a corto plazo sean beneficiosas para los individuos, pero que, a largo plazo, sean destructivas para la comunidad de la que forman parte.
Finalmente, esta es una metáfora más que se puede aplicar a las sociedades humanas y a la lucha entre el egoísmo personal de algunos individuos y colectivos frente a la cooperación que crea un bien común que es compartido. El ser humano se ha desprendido del medio que lo creo: una sabana africana en la que evolucionó y que le conformó para ser cazador y recolector. En ese medio vivía en armonía. Ahora somos el gran monocultivo de la Tierra. La agricultura, ganadería, posteriormente la industria y finalmente la sociedad de las telecomunicaciones han hecho que vivamos fuera de nuestro medio, la mayor parte del tiempo infelices. A falta de la suficiente sabiduría y debido al egoísmo individual y corporativo, estamos contaminando este planeta que nos vio nacer (nuestra placa de Petri) a todos los niveles: gases de efecto invernadero, plásticos, pesticidas… Parece que nosotros también vamos a cometer un estúpido suicidio colectivo. Al menos Paenibacillus no es consciente de su estupidez. Nosotros sí, pero no nos importa .
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Foto de colonia de Paenibacillus dendritiformis: Wikimedia Commons / Eshel Ben-Jacob.