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Una asociación entre bacterias y hongos puede dar lugar a que ambos se unan para formar un superorganismo con una fuerza y una resistencia inusuales. Estos ensamblajes, que se encuentran en la saliva de los niños pequeños con caries infantil grave, pueden extenderse por los dientes. Así lo indica un estudio dirigido por científicos de la Facultad de Medicina Dental de la Universidad de Pensilvania (Estados Unidos), publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Estos superorganismos son más pegajosos, más resistentes a los antimicrobianos y más difíciles de eliminar de los dientes que las bacterias o hongos por separado.
Los autores exponen que de los conjuntos brotan inesperadamente “extremidades” que los impulsan a “caminar” y “saltar” para extenderse rápidamente por la superficie del diente, a pesar de que cada microbio por sí solo no es móvil. “Esto comenzó con un descubrimiento muy simple, casi accidental, al observar muestras de saliva de niños pequeños que desarrollaron una caries dental agresiva”. Así lo señala Hyun (Michel) Koo, profesor de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pensilvania y coautor del artículo.
La microscopía en tiempo real permitió a los investigadores rastrear el movimiento y el comportamiento de un grupo de hongos y bacterias
“Mirando bajo el microscopio, nos dimos cuenta de que las bacterias y los hongos formaban estos conjuntos y desarrollaban movimientos que nunca pensamos que tendrían: una movilidad de caminar y saltar. Tienen muchas de las que llamamos funciones emergentes que aportan nuevos beneficios a este conjunto que no podrían conseguir por sí solos. Es casi como un nuevo organismo, un superorganismo, con nuevas funciones”, explica.
Los investigadores crearon un sistema de laboratorio para recrear la formación de estos conjuntos, utilizando las bacterias, los hongos y un material similar al diente, todo ello incubado en saliva humana. La plataforma permitió a los investigadores observar la formación de las agrupaciones y analizar la estructura de los conjuntos resultantes. Encontraron una estructura muy organizada con agrupaciones bacterianas unidas en una compleja red de levaduras de hongos y proyecciones en forma de filamento llamadas hifas, enredado en un polímero extracelular.
A continuación, el equipo comprobó las propiedades de estos conjuntos interdominiales una vez que habían colonizado la superficie del diente. Así, los investigadores encontraron “comportamientos sorprendentes y propiedades emergentes”. En concreto, “una mayor adhesión a la superficie, lo que los hace muy pegajosos, y una mayor tolerancia mecánica y antimicrobiana, lo que los hace difíciles de eliminar o matar”, resalta Zhi Ren, primer autor del artículo.
Los investigadores encontraron comportamientos sorprendentes y propiedades emergentes, incluyendo una mayor adhesión a la superficie y una mayor tolerancia mecánica y antimicrobiana
Para los investigadores, la característica más intrigante de los conjuntos puede que fuera su movilidad. “Mostraban movimientos parecidos a saltar y caminar mientras crecían continuamente”, afirma Ren. Mientras que algunas bacterias pueden propulsarse mediante apéndices como los flagelos, las especies microbianas del estudio actual no son móviles. “A diferencia de cualquier otra motilidad microbiana conocida, los conjuntos utilizaron las hifas fúngicas para anclarse en la superficie y luego impulsar todo el superorganismo hacia adelante, transportando las bacterias adheridas a través de la superficie, como si las bacterias hicieran autostop en los hongos“, detalla Koo.
Los investigadores descubrieron que las agrupaciones microbianas se movían rápido y lejos. En la superficie parecida a un diente, el equipo midió velocidades de más de 40 micras por hora. Esta cifra es similar a la velocidad de los fibroblastos, un tipo de célula del cuerpo humano que participa en la cicatrización de heridas. En las primeras horas de crecimiento, los científicos observaron que los conjuntos “saltaban” más de 100 micras por la superficie. “Eso es más de 200 veces la longitud de su propio cuerpo, lo que los hace mejores que la mayoría de los vertebrados, en relación con el tamaño del cuerpo. Por ejemplo, las ranas arborícolas y los saltamontes pueden saltar hacia delante unas 50 y 20 veces su propia longitud corporal, respectivamente”, apuntan los científicos.
Aunque se desconocen los mecanismos exactos, la capacidad de los conjuntos de “moverse mientras crecen”, según los investigadores, tiene una consecuencia clara. Esta es que les permite colonizar y extenderse rápidamente a nuevas superficies. Cuando el equipo de investigación permitió que los conjuntos se adhirieran y crecieran en dientes humanos reales en un modelo de laboratorio, descubrieron una caries dental más extensa como resultado de una biopelícula que se extendía rápidamente.
Debido a que estos ensamblajes se encuentran en la saliva, atacarlos desde el principio podría ser una estrategia terapéutica para prevenir la caries dental infantil
Aplicaciones para el tratamiento de enfermedades
Koo subraya que debido a que estos ensamblajes se encuentran en la saliva, atacarlos desde el principio podría ser una estrategia terapéutica para prevenir la caries dental infantil. “Si bloquea esta unión o interrumpe el ensamblaje antes de que llegue al diente y cause daño, esa podría ser una estrategia preventiva”.
Además, los investigadores resaltan que los nuevos hallazgos podrían ser aplicables a la biología microbiana en general. Por ejemplo, los organismos agregados que se encuentran en otros fluidos biológicos o ecosistemas acuáticos pueden mejorar de manera similar la colonización y el crecimiento de la superficie para causar enfermedades infecciosas o contaminación ambiental.
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