Las bacterias también aprenden ante los estímulos, según un estudio liderado por la <a title="Universidad Pompeu Fabra" href="https://www.upf.edu/es/inicio/-/asset_publisher/UI8Z8VAxU47P/content/id/8275393/maximized#.WP4eJdSLRpg" target="_blank">Universidad Pompeu Fabra</a> (UPF), que abre la posibilidad a diseñar bacterias que desarrollen un aprendizaje asociativo, es decir, que muestren una respuesta condicionada ante un estímulo determinado. El trabajo se ha publicado en <a title="Journal of the Royal Society Interface" href="https://www.royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsif.2017.0158" target="_blank">Journal of the Royal Society Interface</a>.
La investigación, liderada por el jefe del Laboratorio de Sistemas Complejos del Instituto de Biología Evolutiva (IBE-UPF-CSIC) y profesor de la UPF Ricard Solé, ha demostrado que, al igual que Iván Pávlov consiguió en 1901 hacer salivar a su perro con sólo escuchar una campana, se pueden crear circuitos de bacterias que responden al mismo condicionamiento clásico. Los investigadores plantean el uso de bacterias modificadas genéticamente para controlar la respuesta del microbioma ante varios estímulos y como herramienta para desarrollar nuevas terapias.
Según Solé, ya que estas bacterias modificadas pueden crear y borrar memorias y asociar diferentes señales entre sí, es posible conseguir que aprendan asociaciones en que, por ejemplo, liberen un fármaco en situación de enfermedad y dejen de hacerlo cuando sea necesario. El investigador ha recordado que más de cien billones de bacterias se alojan en el cuerpo humano, sobre todo en la piel y en el intestino.
"Es la llamada microbiota o microbioma, con la que hemos establecido a lo largo de la evolución una relación simbiótica: nosotros le proporcionamos hogar y comida, y ella nos ayuda a digerir alimentos y nos protege contra infecciones nocivas", ha explicado Solé.
El interés por la microbiota ha ido creciendo en los últimos años, sobre todo a raíz del descubrimiento de su vinculación a enfermedades como el cáncer o la diabetes e incluso a las alergias y el envejecimiento. Dada su importancia en la salud humana, no es raro que los científicos se planteen el uso de nuevas técnicas de bioingeniería para detectar y curar enfermedades relacionadas con este complejo ecosistema.
Gracias a la biología sintética, ya hay bacterias capaces de producir determinados compuestos, como fármacos, pero este estudio demuestra que las bacterias no sólo podrán producir un fármaco, sino que además serán capaces de decidir cuándo hacerlo.
"Las relacionadas con el microbioma suelen ser enfermedades complejas que necesitan bacterias 'inteligentes', capaces de liberar un fármaco cuando las condiciones lo requieran, pero también de inhibirse cuando la situación mejore", ha comentado Solé. "Si tenemos en cuenta la comunicación cruzada que se da entre las células microbianas y humanas, sobre todo entre el microbioma intestinal y los sistemas nervioso e inmunológico, se hace más evidente la utilidad de rediseñar, cuando sea necesario, el ecosistema microbiano", ha añadido el profesor de la UPF. El aprendizaje asociativo es un elemento clave para adaptarse al ambiente, pero se trata de una habilidad habitualmente observada en organismos que poseen sistema nervioso.
Los investigadores han subrayado que la posibilidad de trasladar esta capacidad a organismos tan simples como las bacterias abre un amplio abanico de opciones en el mundo de la biomedicina y a otros campos tan dispares como la reparación de ecosistemas amenazados.
Artículo de referencia: Macía J, Vidiella B, Solé RV. 2017 Synthetic associative learning in engineered multicellular consortia. J. R. Soc. Interface 20170158. http://dx.doi.org/10.1098/rsif.2017.0158
