Pudiera parecer redundante que los organismos unicelulares sean individualistas. Sin embargo, respondían todos iguales y de forma induvidual a los fenómenos del ambiente. Luego los hallazgos de la comunicación bacteriana ha demostrado que hay comportamientos sociales en las bacterias que les permiten actuar de manera coordinada como si fueran un organismo pluricelular. Y ahora científicos encontraron bacterias que tienen comportamientos indivudualistas para con la comunidad y no responden de igual manera a los estímulos que sus compañeros de equipo. Este rompecabezas cada vez se parece más a una sociedad de organismos superiores, como los humanos.

Por desgracia, algunas bacterias tienen al parecer una racha individualista que hace que cuando la comunidad hace zig ellas hacen zag. Eso encontraron científicos de la Escuela de Ingeniería de Duke y del Instituto de Ciencias & Política del Genoma de la misma ciudad y que publicaron en la revista Nature Chemical Biology.

Generalmente los científicos que trabajan para hacer que las bacterias alteradas genéticamente puedan crear nuevos “circuitos” para producir una gran variedad de proteínas útiles y de productos químicos, siempre suponen que los organismos unicelulares  responderán siempre a un comando externo de la misma manera.

Sin embargo un nuevo conjunto de experimentos realizados por bioingenieros de la Universidad de Duke ha descubierto la existencia de la “biestabilidad”, en la que una célula individual tiene el potencial para vivir en cualquiera de dos estados, según su estado cuando estaba el estímulo. Tener en cuenta los efectos de este fenómeno ayudará en gran medida para mejorar la eficacia futura de los circuitos de síntesis en los microorganismos.

En principio, reprogramar un circuito de las bacterias sintéticas puede ser útil para la producción de las proteínas, las enzimas y los productos químicos de forma coordinada, o incluso para la entrega de los diferentes tipos de drogas que ayuden a matar a las células cancerosas, dijeron los científicos.

Los investigadores en este nuevo campo de la biología sintética “programada” de las poblaciones modifican genéticamente a las bacterias para dirigir sus acciones en la misma forma que un programa de ordenador dirige un equipo. En esta analogía, la alteración genética es el software, la célula es la computadora. Los investigadores de Duke descubrieron que no sólo el software es el que dirige las acciones de la computadora, sino también el equipo, influyen en el funcionamiento del software.

“En el pasado, los biólogos a menudo asumieron que los componentes del circuito actuaban de una manera predecible y cada vez que las células que portan el circuito sólo servirían como un reactor pasivo”.  “En esencia, han tomado un circuito o visión centrada en el diseño y el proceso de optimización. Este concepto es útil para hacer el proceso de diseño más conveniente”.

“Hemos encontrado que no puede haber consecuencias no deseadas que no se han apreciado antes”, dijo You. “En una población de células idénticas, algunos pueden actuar de una manera, mientras que otros actúan de otra. Sin embargo, este proceso parece tener lugar de manera previsible, que nos permite tomar en cuenta este efecto para el diseño de los circuitos celulares”.

La biestabilidad no es exclusivo de la biología. En ingeniería eléctrica, por ejemplo, biestabilidad describe el funcionamiento de un interruptor, un interruptor de bisagra que puede asumir una de estas dos posiciones – encendido o apagado.

“La idea que predomina subestimado la complejidad de estos circuitos sintéticos asumiendo que los cambios genéticos no afectaría el funcionamiento de la propia célula, la célula como si fuera un chasis de pasivos”, dijo Tan.. “La expresión de la alteración genética puede afectar drásticamente la célula, y por lo tanto el circuito.

“Ahora sabemos que cuando se activa el circuito, que afecta a la célula, que a su vez actúa como un bucle de retroalimentación adicional que influye en el circuito”. “Las consecuencias de esta interacción se han teorizado, pero no se han demostrado experimentalmente.”

Los científicos realizaron sus experimentos con una colonia genéticamente modificada de la bacteria Escherichia coli en un circuito de síntesis simple. Cuando la colonia de las bacterias se vio estimulada por las señales externas, algunas de las células se dirigió a la posición “on” y creció más lentamente, mientras que el resto se dirigió a la posición “off” y creció más rápido.

Referencia

Cheemeng Tan, Philippe Marguet & Lingchong You Emergent bistability by a growth-modulating positive feedback circuit. Nature Chem Biol, Published online: 04 October 2009 | doi:10.1038/nchembio.218