Un soplo de aire fresco: las bacterias confinadas en gotitas forman patrones complejos
Incluso en algo tan simple como una gota de agua, la vida encuentra un orden sorprendente. Investigadores de la Instituto de Tecnología de California (Caltech) y Universidad de Princeton han descubierto que las bacterias confinadas dentro de pequeñas gotas de líquido se autoorganizan en patrones elaborados: movimientos gobernados por los niveles de oxígeno que podrían conducir a nuevas estrategias para combatir las infecciones.
Cuando los microbios bailan al borde del oxígeno
El estudio, liderado por el ingeniero químico de Caltech Sujit Dutta y publicado en la revista PNASmuestra cómo las bacterias se comportan colectivamente dentro de gotitas suspendidas en un líquido similar al moco. «Imagínese una gota de líquido con bacterias nadando uniformemente en su interior, como una pequeña pista de baile bacteriana», explicó Datta. A medida que el oxígeno se consume gradualmente, las bacterias cercanas al centro quedan inactivas mientras que las cercanas al perímetro siguen moviéndose, creando un núcleo denso e inactivo rodeado por una capa exterior activa y arremolinada.
Con el tiempo, estas células en movimiento generan corrientes coherentes que mezclan el núcleo e incluso despiertan bacterias inactivas a medida que los niveles de oxígeno aumentan nuevamente cerca de la superficie de la gota. El resultado es un microcosmos vivo que se reorganiza constantemente, visible a través de alta resolución. Imágenes de microscopía.
De la física al control de infecciones
Utilizando modelos computacionales, los investigadores demostraron que estos patrones bacterianos pueden predecirse (e incluso controlarse) ajustando la disponibilidad de oxígeno y el tamaño de las gotas. El trabajo proporciona nuevos conocimientos sobre cómo las comunidades microbianas se adaptan dentro de espacios confinados como el revestimiento mucoso de los pulmones humanos o pequeñas gotas en el suelo.
«Las células activas se mueven hacia regiones con más oxígeno cerca del borde de una gota», dijo Datta. «Al hacerlo, pueden cambiar la forma en que fluye el oxígeno, a veces despertando células que habían estado inactivas».
Implicaciones para los tratamientos antimicrobianos
Más allá de la fascinación de la física biológica, este descubrimiento puede ayudar a los científicos a mejorar la forma en que los antibióticos atacan las infecciones. En los pulmones humanos coexisten bacterias aeróbicas y anaeróbicas, y estas últimas a menudo evaden el tratamiento debido a su baja actividad metabólica. «¿Podemos elaborar directrices cuantitativas para mejorar la eficacia antimicrobiana?» -Preguntó Datta. «Acabamos de arañar la punta del iceberg, pero ese es un contexto en el que las implicaciones de nuestro trabajo podrían ser útiles».
El estudio, escrito por Capítulo Vajdi Hokmabad y colegas, destaca cómo los enfoques interdisciplinarios (combinando biología, química y física) pueden iluminar la coreografía oculta de la vida microscópica.
Publicado anteriormente en The European Times.
