Un estudio del Instituto de Investigación del Hospital 12 de Octubre (i+12) y de la Universidad Complutense de Madrid aporta nuevas claves para prevenir infecciones nosocomiales ligadas a los denominados biofilms, o finas películas biológicas formadas por comunidades bacterianas. El trabajo concluye que no se mueven de forma caótica cuando actúan en grupo, sino que cooperan activamente para optimizar el uso de energía, incluso en condiciones extremas de confinamiento. El hallazgo, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), proporciona una nueva perspectiva para afrontar las infecciones intrahospitalarias asociadas a catéteres, sondas, prótesis e implantes, especialmente críticas en áreas como UCI, donde el uso de dispositivos invasivos es frecuente.
El riesgo creciente de las infecciones por biofilms
En muchas de estas infecciones, el riesgo aumenta cuando las bacterias forman biofilms, comunidades unidas por una sustancia adhesiva protectora. Estas comunidades se adhieren a materiales sanitarios, favorecen la persistencia, dificultan la erradicación y pueden agravar el impacto de la resistencia antibiótica. El estudio describe claves biofísicas que explican por qué, bajo ciertas condiciones, las bacterias cooperan y migran en grupo, facilitando la expansión sobre superficies artificiales y acelerando la colonización del dispositivo.
Francisco Monroy, investigador del i+12 y de la Universidad Complutense de Madrid, así como investigador principal de este trabajo, explica que “cuando la bacteria coopera, deja de comportarse como una suma de individuos y pasa a funcionar como un sistema colectivo. Entender esa mecánica nos permite pensar en prevención: no solo qué antibiótico usar, sino cómo impedir que la colonización llegue a consolidarse sobre un dispositivo, desde el diseño de superficies y recubrimientos menos susceptibles a la colonización, hasta la identificación de condiciones que permitan interrumpir precozmente la implantación del ‘biofilm’ antes de que derive en una infección persistente”.
Sobre el estudio
El estudio, que ofrece una nueva visión sobre los principios físicos que gobiernan el comportamiento colectivo de los microorganismos, se ha centrado en Proteus mirabilis, una bacteria conocida por su extraordinaria capacidad de desplazamiento en grupo. Utilizando pinzas ópticas, una técnica que permite atrapar objetos microscópicos con luz láser, los investigadores confinaron pequeños grupos de bacterias vivas y midieron, con gran precisión, las fuerzas y la energía implicadas en su movimiento. Esto les permitió conocer las condiciones que favorecen la colonización.
A escala microscópica, las partículas se agitan constantemente debido a la temperatura. En este contexto, podría esperarse que las bacterias se movieran de forma desordenada. Sin embargo, el equipo observó algo muy distinto: cuando varias bacterias quedan atrapadas juntas, sincronizan la acción de sus flagelos, los ‘motores’ que utilizan para nadar, y generan corrientes de movimiento persistentes y coordinadas, similares a pequeños remolinos.
Este comportamiento colectivo altamente organizado rompe el equilibrio térmico y mantiene un flujo constante de energía. A medida que aumenta el número de bacterias en el grupo, la fuerza colectiva crece de forma cooperativa hasta alcanzar un umbral crítico. A partir de ese punto, la comunidad funciona como una unidad coherente enfocada a ahorrar energía. Esta cooperación, observada incluso en un entorno ruidoso e impredecible y en condiciones de fuerte confinamiento, es la que les permite expandirse y moverse con gran efectividad.
Referencia: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Stochastic motility energetics reveals cooperative bacterial swarming in optical tweezers, Clara Luque-Rioja, Horacio López-Menéndez, Macarena Calero, Niccolò Caselli, Diego Herráez-Aguilar, Juan Pedro G. Villaluenga y Francisco Monroy.
