Así se coordinan diferentes especies de virus para infectar bacterias. Los fagos o bacteriófagos —virus que infectan bacterias— podrían desarrollar comportamientos sociales entre especies mediante pequeñas moléculas mensajeras denominadas péptidos.
Así lo ha puesto de manifiesto un equipo internacional liderado desde el Instituto de Biomedicina de Valencia (IBV-CSIC) y el Imperial College London, con la participación de la Universidad CEU Cardenal Herrera.
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Así se coordinan diferentes especies de virus para infectar bacterias
Los resultados, publicados en la revista Cell, demuestran por primera vez que la comunicación mediante péptidos no se limita a fagos del mismo linaje o de la misma especie, sino que también funciona entre especies distintas. Esto permite a los virus coordinar decisiones fundamentales para su supervivencia de forma colectiva.
Aunque ya se sabía que organismos simples como las bacterias utilizan sistemas de comunicación, el hallazgo de que los virus también lo hacen es relativamente reciente, y hasta ahora se asumía que solo eran capaces de responder a señales procedentes de su propia especie.
Comunicación cruzada
El nuevo trabajo rompe este paradigma al demostrar por primera vez que los fagos pueden reconocer y responder a las señales de péptidos producidas por virus no relacionados.
«El hallazgo de este fenómeno, denominado cross-talk o comunicación cruzada, nos ha permitido confirmar que ciertos péptidos se unen con gran afinidad a receptores de fagos no relacionados, activando o desactivando rutas que determinan si el virus seguirá un ciclo lítico o lisogénico«.
Así lo explica Alberto Marina, investigador del IBV-CSIC que lidera el estudio y coordinador de la Conexión Resistencia Antimicrobianos del CSIC.
Lisis y lisogenia
Los conceptos de lisis y lisogenia describen las dos estrategias de los bacteriófagos para infectar a las bacterias.
En el ciclo lítico, tras contagiar a la bacteria, los fagos se multiplican rápidamente hasta destruir a la célula infectada. En el lisogénico, el genoma viral se integra en la bacteria sin dañarla, permaneciendo en ella latente durante generaciones.
Los virus en estado lisogénico pueden recibir una señal activadora y pasar al ciclo lítico, destruyendo la célula hospedadora en un proceso conocido como inducción.
En cultivos mixtos, ensayos de laboratorio donde conviven distintos tipos de virus en un mismo entorno, el equipo investigador ha observado cómo el leguaje común compartido por los fagos modifica la dinámica de la lisogenia y la inducción.
Por lo tanto, la comunicación cruzada descubierta en este trabajo supone una herramienta esencial en las decisiones que toman los fagos de forma colectiva para garantizar su supervivencia.
¿Cómo funcionan las comunidades microbianas?
El trabajo también demuestra que la comunicación cruzada puede desarrollarse entre bacteriófagos que infectan distintas especies bacterianas, lo que tiene implicaciones relevantes para comprender cómo funcionan las comunidades microbianas.
Es decir, el lenguaje compartido por los virus es tan universal que permite a un ‘fago A’ comunicarse con un ‘fago B’ para coordinar estrategias de contagio, incluso si cada uno decide infectar a una bacteria distinta.
«Los datos estructurales revelan que cambios mínimos, como una sola mutación en un péptido, pueden activar o bloquear la comunicación, generando diferentes dialectos de este lenguaje que solo un grupo de fagos comprende. Esto sugiere un mecanismo evolutivo muy fino para modular estas interacciones», explica la doctora Francisca Gallego del Sol, investigadora del IBV-CSIC y primera firmante del trabajo.
Investigación con enfoque multidisciplinar
Para descifrar este lenguaje y confirmar que los distintos virus se comunican entre sí, el equipo ha utilizado un enfoque multidisciplinar que combina:
- técnicas de biología estructural mediante rayos X y análisis biofísicos realizados en el IBV‑CSIC,
- junto con experimentos con virus modificados genéticamente en cultivos celulares llevados a cabo en el Imperial College de Londres y la Universidad CEU Cardenal Herrera.
Gracias a esta combinación de métodos, ha sido posible comprender cómo funciona esta comunicación, desde el nivel atómico hasta sus posibles consecuencias en el ecosistema.
Comunicación entre virus de diferentes especies
El hallazgo supone un auténtico cambio de paradigma al demostrar que los fagos pueden comunicarse con virus que no son descendientes ni pertenecen a su misma especie.
Según los autores, esta capacidad abre la puerta al estudio de comportamientos sociales entre fagos, y sugiere que la comunicación viral en entornos naturales podría desempeñar un papel mucho más amplio del que se había imaginado.
Además, comprender cómo dialogan estos virus puede servir para generar herramientas que permitan controlar comunidades bacterianas mediante la manipulación de su lenguaje molecular compartido.
El trabajo aporta una visión integral del fenómeno mediante un enfoque que combina bioquímica, biología estructural, genética, ecología microbiana y modelización evolutiva.
Y representa el punto de partida sobre el que se apoyó el proyecto TalkingPhages, financiado con una selectiva ayuda Synergy Grant del Consejo Europeo de Investigación (ERC, European Research Council).
Desarrollo de nuevas estrategias antibacterianas
Los autores destacan que descifrar cómo se comunican los fagos para infectar a las bacterias permitirá diseñar nuevas herramientas de utilidad en estrategias terapéuticas o biotecnológicas mediante la interrupción o la modificación del lenguaje compartido por estos virus.
«Puede dar lugar al desarrollo de nuevas estrategias antibacterianas mediante la manipulación de señales de comunicación viral; o al diseño de fagos terapéuticos inteligentes capaces de cambiar su comportamiento según las señales presentes en una infección…
… Además, podría servir para controlar microbiomas industriales, ambientales o clínicos mediante la modulación de la comunicación entre bacterias y fagos; y para desarrollar futuras herramientas biotecnológicas basadas en péptidos capaces de activar o silenciar poblaciones de fagos«, explican los investigadores del IBV-CSIC.
En resumen, el estudio refuerza nuestro conocimiento sobre la comunicación, comportamiento y evolución de los fagos, lo que permitirá comprender mejor cómo evolucionan las comunidades microbianas, incluyendo su impacto en patógenos o en la resistencia a los antibióticos tradicionales.
(Imagen de cabecera: Recreación de fagos atacando una bacteria.)
Referencia científica
- Francisca Gallego-del-Sol, Daniel Sin, Cora Chmielowska, Javier Mancheño-Bonillo, Yuyi Li, Sara Zamora-Caballero, Nuria Quiles-Puchalt, José R Penadés and Alberto Marina. Phages communicate across species to shape microbial ecosystems. Cell.
Preguntas y respuestas
¿De qué trata el reciente hallazgo del CSIC sobre los virus? Un estudio liderado por el CSIC ha revelado por primera vez que distintas especies de fagos (los virus que atacan a las bacterias) comparten un «lenguaje común» para comunicarse entre sí y coordinar sus ataques.
¿Para qué se comunican estos virus entre sí? La comunicación les permite tomar decisiones de forma colectiva sobre su ciclo de vida. A través de este lenguaje común, los virus deciden de manera coordinada si infectan y destruyen a las bacterias o si prefieren integrarse en su genoma de forma latente.
¿Qué son los fagos? Los fagos, o bacteriófagos, son un tipo de virus especializado que infecta exclusivamente a las bacterias. Su estudio es fundamental para entender los ecosistemas microbianos y para el desarrollo de terapias alternativas a los antibióticos.
¿Quién ha liderado esta investigación? La investigación ha sido llevada a cabo por un equipo internacional liderado desde el Instituto de Biomedicina de Valencia (IBV), un centro perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
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