Los científicos descubren que la bacteria E. coli usa hierro para almacenar la memoria

Científicos de la Universidad de Texas en Austin informan que las bacterias utilizan el hierro (un elemento común pero esencial para la vida en la Tierra) para almacenar la memoria durante generaciones. Esta memoria mediada por hierro está asociada con el comportamiento de la bacteria Escherichia coli (E.coli), es decir, el enjambre, la capacidad de formar biopelículas y el desarrollo de resistencia a los antibióticos. Los resultados de la investigación se publicaron en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

Formando biopelículas

E. coli y muchas otras bacterias comienzan a formar biopelículas al encontrar una superficie compatible, que puede ser viva (biótica) o no viva (abiótica), como herramientas médicas, tejidos o maquinaria industrial.

La formación de biopelículas es impulsada por la disponibilidad de nutrientes. En situaciones donde los nutrientes abundan, las bacterias pueden optar por desarrollar biopelículas para establecer un ambiente estable y maximizar la utilización eficiente de los recursos.

La respuesta del enjambre

"Antes de que hubiera oxígeno en la atmósfera de la Tierra, la vida celular temprana utilizaba hierro para muchos procesos celulares. El hierro no sólo es fundamental en el origen de la vida en la Tierra, sino también en la evolución de la vida", dijo el autor principal y becario postdoctoral. en la Universidad de Texas en Austin, Souvik Bhattacharyya. "Tiene sentido que las células lo utilicen de esta manera”, agregó.

Ante los desafíos ambientales, bacterias como E. coli frecuentemente exhiben un comportamiento de enjambre. Este movimiento colectivo es una respuesta adaptativa a condiciones dinámicas, lo que permite a las bacterias localizar ambientes más favorables.

Researchers have deciphered the molecular basis of multigenerational memory in E. coli swarming, revealing its connection to cellular iron levels.

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— PNASNews (@PNASNews) November 30, 2023

Los investigadores postulan que las bacterias E.coli cambian de comportamiento y pululan más vigorosamente en presencia de niveles bajos de hierro (ayudadas por la retención de una memoria mediada por el hierro) para buscar más elemento en su entorno. Las células bacterianas originales con experiencia previa en enjambres almacenan esta memoria y se observó que aquellas con niveles bajos de hierro eran más aptas para enjambres.

Si bien la memoria se disipa y se pierde después de la séptima generación bacteriana, los investigadores descubrieron que la modificación artificial de los niveles de hierro puede extender esta memoria generacional.

Terapéutica basada en el comportamiento

La proliferación de E. coli resistente a los antibióticos en los hospitales representa una grave amenaza, ya que puede provocar un aumento de las enfermedades y la mortalidad entre los pacientes. El entorno hospitalario, caracterizado por espacios reducidos, uso frecuente de antibióticos y sistemas inmunológicos comprometidos, facilita la transmisión de estas cepas resistentes.

Estas tensiones, persistentes en los entornos sanitarios, contribuyen a estancias hospitalarias más prolongadas, mayores gastos sanitarios y una mayor probabilidad de fracaso del tratamiento.

Además, el riesgo de contaminación cruzada y la eficacia limitada de los antibióticos comunes amplifican la dificultad del manejo de infecciones, lo que plantea un riesgo más amplio para la salud pública al restringir las opciones de tratamiento y fomentar la resistencia más allá de los límites hospitalarios.

Bhattacharyya cree que "los niveles de hierro son definitivamente un objetivo terapéutico porque el hierro es un factor importante en la virulencia". Bhattacharyya añadió: "En última instancia, cuanto más sepamos sobre el comportamiento de las bacterias, más fácil será combatirlas".