Redacción
Un estudio del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València (UV), ha demostrado que las bacterias Escherichia coli (E. coli) crecen de forma predecible tras exposición a antibióticos, siguiendo leyes físicas. Los resultados, publicados en Nature Communications, evidencian el papel de las fuerzas mecánicas y la geometría celular en la división bacteriana, lo que abre la puerta a terapias más efectivas frente a la resistencia antimicrobiana.
En situaciones de estrés como la exposición a antibióticos, las bacterias pueden interrumpir su división y adoptar una forma filamentosa. Este mecanismo de resistencia, llamado filamentación, es habitual en infecciones del tracto urinario. El equipo liderado por Javier Buceta, investigador del I2SysBio, demuestra que las bacterias tienden a curvarse de manera predecible, acumulando tensiones mecánicas que actúan como reguladores de su división celular. «Este comportamiento no es aleatorio, responde a una mecánica estudiada que regula cómo se distribuye la tensión en la célula al crecer», explica Buceta.
El estudio confirma que la curvatura bacteriana modifica tanto la estructura como procesos biológicos clave. En zonas de mayor curvatura se observa menor concentración de ADN y de la proteína MinD, junto con mayor actividad de la maquinaria de división celular. «Esto supone la primera demostración de un efecto de mecano-biología en bacterias filamentosas», asegura Buceta. Cuando desaparece el estrés, las bacterias se dividen en los puntos de máxima curvatura, conservando una «memoria mecánica» de las tensiones sufridas.
El estudio demuestra que la filamentación inducida por antibióticos en E. coli altera no solo su forma, sino también procesos biológicos esenciales para su supervivencia
La investigadora Marta Nadal, primera autora del trabajo, señala que «esta perspectiva mecano-biológica abre nuevas líneas de investigación en biomedicina, donde se podrían explorar terapias que interfieran con las propiedades físicas o estructurales de las bacterias». También destaca que comprender cómo las bacterias retienen memoria de situaciones adversas podría ayudar a prevenir recaídas y resistencias tras tratamientos antibióticos.
«Nuestro trabajo revela que la física es un director fundamental en la división bacteriana», indica Iago López Grobas, investigador Marie Curie y colíder del estudio. «La forma física de la bacteria no es una simple consecuencia de su crecimiento, sino una señal activa que guía su destino», añade. El equipo se propone ahora analizar si otros estímulos físicos, como campos eléctricos, también inducen memorias similares en la división celular.
La filamentación está implicada en la formación de biofilms, comunidades bacterianas que impactan en salud e industria. Según Buceta, «Entender cómo la mecánica celular determina la forma y el comportamiento de filamentos podría servir para diseñar materiales más efectivos a la hora de evitar o controlar la formación de biofilms». Por ejemplo, catéteres con propiedades estructurales que interfieran con la filamentación bacteriana y puedan desestabilizar localmente biofilms incipientes.
