Un nuevo avance en la investigación sobre la resistencia bacteriana podría cambiar nuestra comprensión de las infecciones del tracto urinario. Un equipo de científicos del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio), ligado al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València (UV), ha identificado un fenómeno conocido como "memoria mecánica" en la bacteria 'Escherichia coli'. Este hallazgo es esencial para desentrañar los mecanismos que les permiten resistir a los antibióticos.

La investigación, publicada en la renombrada revista 'Nature Communications', muestra que las 'E. coli' que residen en el intestino humano no solo son fundamentales para nuestro bienestar, sino que también exhiben un crecimiento que puede preverse bajo ciertas condiciones físicas tras la exposición a fármacos antibacterianos, según han informado ambas instituciones en un comunicado conjunto.

Este análisis revela cómo las fuerzas mecánicas y la forma de las células bacterianas influyen en sus procesos reproductivos, poniendo de manifiesto la necesidad de examinar profundamente el comportamiento de los microorganismos. Este enfoque podría abrir nuevas posibilidades para el desarrollo de tratamientos antibióticos más efectivos.

En condiciones de estrés provocadas por antibióticos, estas bacterias pueden alterar su manera de dividirse, creciendo en forma de filamentos. Este proceso, conocido como "'filamentación", es una estrategia común que emplean para resistir a las infecciones del tracto urinario, generando tensiones mecánicas que deforman sus estructuras.

Bajo la dirección del investigador Javier Buceta, el equipo ha demostrado que la curvatura de los filamentos de 'E. coli' no es un fenómeno aleatorio, sino que responde a principios físicos específicos que regulan cómo se distribuyen las tensiones dentro de la bacteria al crecer. Esto ofrece un nuevo rayo de esperanza en la comprensión de la microbiología.

La investigación se centra en cómo la forma de las células filamentosas afecta a su biología. Por primera vez, se ha observado que este cambio en la estructura celular no solo altera su apariencia, sino que también impacta procesos esenciales para su supervivencia. Un claro ejemplo de esto es cómo el cambio de forma incide en la actividad de una red de proteínas conocida como Min, responsable de localizar el punto preciso donde la célula debe dividirse.

Además, el estudio utiliza un enfoque multidisciplinario para mostrar que las áreas con mayor curvatura de los filamentos presentan una disminución en la concentración de ADN y una elevada actividad de la maquinaria encargada de la división celular. Este descubrimiento resalta cómo la biología de las bacterias está profundamente interrelacionada con su mecánica.

“Este fenómeno sugiere una conexión entre la biología de la bacteria y su comportamiento físico, lo que puede influir en cómo las proteínas se agrupan y se mueven dentro de la célula”, explica Buceta. Este estudio pone de relieve la interrelación entre mecánica y biología en rup Entre tanto, cuando el estrés desaparece, la bacteria tiende a dividirse en los puntos de máxima curvatura, dejando una "huella" de las tensiones que ha experimentado. Esta memoria mecánica podría ser fundamental para que las células se preparen para futuras divisiones en condiciones favorables.

Desde un punto de vista de aplicación, Marta Nadal, quien ha liderado el artículo, destaca que esta perspectiva innovadora en mecano-biología podría estimular nuevas líneas de investigación en biomedicina. Esto incluye la exploración de terapias que apunten a inhibir las propiedades físicas o estructurales de las bacterias. Entender cómo las bacterias pueden recordar situaciones adversas puede ser crucial para predecir su comportamiento después de tratamientos antibióticos, lo que ayudaría a prevenir recaídas o la aparición de resistencias.

Iago López Grobas, co-líder del estudio, complementa que su investigación no se limita a los enfoques bioquímicos convencionales y establece que la física juega un papel vital en la división bacteriana. “La forma de la bacteria no es solo un resultado de su crecimiento; es un indicador activo que determina su destino”, afirma, sugiriendo que este conocimiento puede ser clave en el desarrollo de futuras estrategias para combatir la resistencia a los antibióticos.

Los investigadores están asimismo interesados en descubrir si otros estímulos físicos, como campos eléctricos o fuerzas mecánicas, también podrían provoca alteraciones en el proceso de división bacteriana. El objetivo final es crear un mapeo completo de cómo las bacterias responden a las señales físicas de su entorno, lo que podría dar pie a novedosas estrategias para el control de infecciones.

En resumen, la filamentación no solo es un mecanismo crítico para la supervivencia bacteriana, sino también un punto focal en la interacción entre microbiología y biofísica que podría tener aplicaciones cruciales en la industria de la salud, ayudando a diseñar materiales que limiten el desarrollo de comunidades bacterianas indeseadas, como los biofilms. Con esto, la investigación marca un paso más hacia el entendimiento y la gestión de la creciente amenaza de la resistencia antibacteriana.