Investigadores de la Universidad de Tel Aviv han descubierto un nuevo mecanismo de comunicación entre virus y bacterias: al igual que los humanos con la teoría de juegos, los virus fagos sopesan todas las opciones y toman una decisión informada antes de salir del estado inactivo y atacar a su huésped bacteriano.
En un innovador trabajo dirigido por el profesor Avigdor Eldar y que aparece en Nature Microbiology se ha descubierto que los virus bacteriófagos (o fagos) sopesan todas las opciones y finalmente toman una decisión informada: si ha llegado el momento de salir del estado inactivo y atacar a su huésped bacteriano.
El profesor Eldar recuerda que los fagos son virus que atacan a las bacterias. Muchos fagos pueden existir en uno de dos estados: activo (lisis), en el que los fagos atacan y destruyen las bacterias, o latentes, en el que permanecen pasivos dentro de las bacterias, replicándose pero sin causar daño (lisogenia).
Los fagos de este tipo deben decidir si permanecer activos o inactivos cada vez que infectan a un nuevo huésped. Si deciden permanecer inactivos por un tiempo, también deben decidir cuándo despiertan y cuándo atacan.
Según estos investigadores, se ha asumido durante algún tiempo que un fago basa su decisión de salir del estado inactivo en información sobre la condición de su huésped bacteriano: cuando el huésped muestra signos de daño sustancial en el ADN, el fago deja de interesarse por él para intentar infectar otras bacterias.
Teoría de juegos entre virus y bacterias
En este trabajo se desvelan los pormenores de un mecanismo adicional de comunicación entre bacteria y fago: aparentemente, algunas familias de fagos han desarrollado una estrategia de toma de decisiones más compleja, una especie de teoría de juegos de fagos, como señala el profesor Eldar. Así, el fago recibe información no solo de su propio anfitrión, sino también de bacterias próximas.
En este sentido, el profesor explica que “cuando un fago está inactivo dentro de una célula bacteriana, obliga a su huésped a producir constantemente pequeñas moléculas de comunicación llamadas arbitrio, que el fago escucha a través de un receptor especial. Por lo tanto, la presencia de niveles altos de estas moléculas indica que las bacterias vecinas también contienen fagos. Cuando esto sucede, incluso si su propio anfitrión presenta daño en el ADN, el fago se abstiene de volverse activo. Dado que cada bacteria solo puede alojar un fago inactivo, el fago toma una decisión informada: es mejor dejar que el anfitrión trate de repararse a sí mismo en lugar de traicionarlo, ya que todas las bacterias vecinas ya están tomadas”.
Este equipo de científicos de la Universidad de Tel Aviv utilizó en su estudio diversos métodos génicos y biomoleculares, con el objetivo de rastrear las señales de comunicación bioquímica que suceden entre bacterias y fagos.
Comunicación entre fagos
En un trabajo anterior, emplearon un marcador fluorescente para mostrar que los métodos de comunicación utilizados por los fagos, así como una gran familia de sistemas de comunicación similares (conocidos generalmente como detección de quórum) se utilizan solo para obtener señales de vecinos cercanos.
Pero hay más. Como destaca este investigador, “esencialmente, las bacterias han desarrollado dos sistemas de comunicación separados, uno para la comunicación de largo alcance y el otro solo para distancias cortas, que se utilizan para detectar el estado de sus vecinos inmediatos. En el caso del fago, controla la comunicación y solo le interesa saber si sus vecinos cercanos, a los que podría infectar fácilmente, ya están ocupados”.
Años atrás, el profesor Rotem Sorek del Instituto Weizmann, en Rehovot, identificó por primera vez la comunicación entre fagos. En este sentido, el profesor Eldar detalla que se conocía que estos sistemas existían entre otros parásitos moleculares alojados por bacterias (plásmidos).
“Hemos identificado componentes críticos para comprender cómo los fagos combinan información sobre la condición de su anfitrión con información sobre sus vecinos -hace hincapié Eldar- y es un paso más para descifrar la comunicación y economía del comportamiento de los virus. Los fagos tienen una excelente capacidad para procesar información y tomar la decisión correcta para asegurar una supervivencia óptima. Será interesante ver si los virus que residen en organismos más complejos, pero que enfrentan decisiones similares también, han desarrollado sistemas de comunicación similares”.
