Al estudiar movimientos colectivos de bacterias como
Escherichia coli, con el objetivo de analizar cómo
se organizan y forman biopelículas para resistir en medios
extremos, Sirio Anel Orozco Fuentes, estudiante del posgrado en
Ciencias Físicas de la UNAM, descubrió que ciertas
células favorecen la formación de colonias más
ordenadas.
De acuerdo con su trabajo Orden y desorden en sistemas
de partículas elongadas activas: Aplicaciones a colonias
de bacterias, desarrollado para obtener el doctorado en el
Instituto de Física (IF) de esta casa de estudios, entender
la forma en que estos elementos crecen y se organizan podría
tener aplicaciones útiles en medicina, como la creación
de piel de manera artificial, o prevenir la formación de
biopelículas alrededor de aparatos quirúrgicos como
los marcapasos, que disminuyen su tiempo de vida.
Aplicaciones relevantes
Orozco Fuentes definió una biopelícula
como el conjunto de células asociado a una superficie,
como el caso de la placa dental. Las bacterias se organizan en
colonias para superar problemas en su medio, como la escasez de
nutrientes. Con la excreción de desechos, se crean estructuras
tridimensionales, lo que les permite vivir en condiciones adversas,
detalló.
Estos sistemas tienen aplicaciones en medicina, por ejemplo,
en la formación de piel. Se busca que las células
se organicen en capas bidimensionales, algo complicado a escala
experimental; no obstante, el conocimiento generado podría
utilizarse en este campo, aseguró.
También podrían beneficiarse personas con
marcapasos. Al instalarse el dispositivo, de inmediato las células
forman un recubrimiento, lo que obliga a cambiarlo cada 20 años,
en promedio. Al comprender su funcionamiento, se garantizaría
un mayor tiempo de vida del aparato.
Caos y orden
Las bacterias pueden encontrarse en cualquier lugar de
nuestro planeta, desde la placa dental, donde habitan de 200 a
300 especies de estos microorganismos, hasta medios extremos,
como cráteres de volcanes, con más de 95 grados
de temperatura, o en las profundidades del océano, donde
sus colonias logran destruir el casco de un barco, como ocurrió
con el del Titanic, en tan sólo tres décadas,
señaló.
Con este antecedente, bajo la tutela de Denis Pierre
Boyer, utilizó técnicas de dinámica molecular
suave y modelos del comportamiento de las bacterias, para estudiar
movimientos colectivos de los microorganismos, fenómenos
que pueden observarse en la naturaleza, en cardúmenes de
peces o parvadas de aves.
La universitaria refirió que también se
ha descrito en células epiteliales del hígado. Al
aumentar en número, se organizan y se dirigen en una sola
dirección; si son pocas, los sistemas formados se mueven
aleatoriamente.
Respecto a las bacterias, indicó que este movimiento
puede verse en Escherichia coli, una de las 600 especies
de estos microorganismos que habitan en el intestino humano. Se
mueven en un espacio bidimensional, entre una interfase de agua
y otra de aire. Conforme se reproducen, crean vórtices.
Las interacciones locales tienen un comportamiento colectivo,
para formar complejos ordenados. Estudiamos un sistema biológico
basado en el autoensamblaje, con herramientas computacionales,
para comprender la forma de las células en la organización
local y la dinámica colectiva, explicó.
En su estado inicial, la simulación en dos dimensiones
contiene unas cuantas células dentro de un canal; al aumentar
su cantidad y alcanzar cierta longitud, se dividen. Además,
los organismos pueden adelgazar y permitir que un mayor número
logre integrarse.
A futuro, la investigación está orientada
a inducir desorden en los sistemas, para analizar su respuesta;
además, a ampliar ese canal, o introducir células
que no se dividan o que crezcan demasiado, para modelar organismos
enfermos y facilitar el movimiento de las células por sí
mismas.
