Parece que tendremos que acostumbrarnos a pensar que las bacterias que nos acompañan a lo largo de la vida son realmente parte de nosotros mismos, y que con ellas constituimos una comunidad. Pensándolo así, en nuestro organismo hay aproximadamente 100.000.000 de células. La décima parte de esta cifra, está constituyendo nuestro organismo propiamente tal, y el otro 90% son bacterias que viven con nosotros. Ellas son mucho más pequeñas que nuestras células, pero están en gran cantidad en la piel, en la mucosa nasal y la garganta, y muy especialmente en nuestro sistema digestivo, desde la boca hasta el ano. Todo parece indicar que ellas son nuestras socias, de modo que cuando tomamos un antibiótico que las lesiona, nos estamos lesionando a nosotros mismos.

En los últimos años se han realizado numerosas investigaciones que demuestran la existencia de simbiosis benéficas entre bacterias y células de organismos animales y/o vegetales. Según se ha observado, ella es buena para las bacterias, como también es buena para el animal o el vegetal con el que conviven. Hay varios ejemplos de ello en la naturaleza. Dos son demostrativos: uno es lo que sucede con la soya, y el otro, lo que sucede con las jibias. En el primer caso, existe una simbiosis con bacterias que fijan nitrógeno. En las jibias, en cambio, la asociación es con bacterias que emiten luz. Todo parece indicar que tal simbiosis benéfica existiría también entre las células del intestino de los mamíferos y las bacterias que lo colonizan. Como lo veremos en los ejemplos antes dichos, también es posible que exista un diálogo continuo entre las bacterias y las células intestinales, mediado por señales químicas que inducen cambios en sus genomas. "Cada componente influye en el otro y nada sucede independientemente", dice Jeff Gordon, un biólogo molecular de la Universidad de Washington en St Louis (New Scientist, Junio 26,1999, pág. 43).


De donde viene este concepto

Las más claras evidencias de la conveniencia de esta asociación, han venido de la observación de lo que sucede cuando en el intestino no hay bacterias amigas. Esta situación se da cuando el animal (en este caso ratas) nace por cesárea y luego se mantienen en incubadoras libres de gérmenes. En estas condiciones el intestino aparece masivamente hinchado y además se hace muy susceptible a las infecciones. Es así como en este intestino no colonizado, basta agregar 100 bacterias patógenas, para que se inicie inmediatamente una infección. Es que parece que nuestras bacterias amigas, residentes normales en el intestino, bloquean a las bacterias patógenas que causan enfermedad, ya sea impidiendo físicamente que se instalen o emitiendo sustancias químicas para repelerlas.

Pero su agradecimiento no se detiene aquí. Así por ejemplo, algunas de ellas proveen al animal de vitamina K, que no se puede obtener de los alimentos. En los rumiantes son aun más colaboradoras, ya que degradan la celulosa de las plantas que ellos consumen y que no pueden digerir. En el rumen degradan la celulosa y de este modo les proporcionan la glucosa resultante que el animal sí puede absorber.

Algunas de estas amigas comensales se encuentran sólo en el mucus que recubre la mucosa intestinal, mientras que otras se introducen en hendiduras y grietas específicas de la misma. ¿Cómo es que ellas alcanzan su localización ya desde las primeras horas después de nacer? ¿Cómo se defienden de bacterias intrusas para que no les quiten sus lugares? ¿Quién les enseña qué tienen que hacer y por qué el sistema inmune no las ataca si ellas tienen las mismas proteínas que éste rechaza cuando lo invaden bacterias patógenas?

"Esto lo llamamos una paradoja comensal", dice Brian Henderson un biólogo celular del University College London. "Si toda la enorme microflora está allí en el intestino, uno esperaría que se produjera una tremenda inflamación. Pero ello no sucede".

Lo más probable es que debe haber una amistad y un diálogo entre células intestinales y gérmenes benévolos, que necesariamente debe realizarse mediante mediadores químicos. Así sucede por lo menos en la asociación que se ha descrito entre las plantas de porotos soya y sus bacterias asociadas (El nitrogeno, nutriente fundamental para las plantas). En ese caso, bacterias que fijan nitrógeno del aire se adhieren a las raíces de las plantas formando nódulos. Desde allí ellas, mediante mediadores químicos, activan genes de la planta para que éstas les produzcan sustancias químicas útiles para ellas. A su vez ellas entregan a la planta el nitrógeno que han captado del aire y que la planta necesita para su crecimiento (Fig. 1). En esta perfecta simbiosis, los investigadores han identificado docenas de genes, tanto en la planta como en los microbios, que codifican sustancias químicas que hacen posible el funcionamiento de este sistema.

Igual ejemplo de perfecta simbiosis se ha observado entre animales y bacterias. Tal es la relación que existe entre la jibia cola corta, "Euprymna scolopes" y el "Vibrio fischeri", una bacteria que genera luz y que habita en una cavidad del animal, conocida como su "órgano de luz". La jibia pasa el día enterrada en la arena en aguas costeras sombreadas. Cuando en la noche sale, la bacteria comienza a iluminar ayudando a la jibia a confundirse con la luz de las estrellas, para engañar así a sus predadores que la miran desde abajo. (Fig. 2).

Lo interesante es cómo esta bacteria influye en el desarrollo de varios tejidos asociados con el órgano de la luz de la jibia. Antes que la jibia se haya asociado con el V. Fischery, células especializadas que cubren la entrada del órgano de luz, disponen de pequeños filamentos como pelos para agitar el agua y lograr que ésta penetre y pase por sus poros, donde la bacteria va a tener su residencia. Ello, posiblemente con el objeto de facilitar la infección. De acuerdo a los estudios de Margaret McFall-Ngai del Pacific Biomedical Center en Manoa en Hawai, una vez que la bacteria ha llegado, los genes de la jibia gatillan un proceso programado para matar y eliminar las células de la entrada de su órgano luminoso que ya no va a necesitar. A su vez, las células que cubren los poros donde la bacteria reside también se transforman bajo la influencia del V. fischery. Estas se hinchan hasta cuatro veces su tamaño normal. Las más superficiales se engruesan y se hacen más numerosas, en un esfuerzo para envolver y acomodar al huésped que llega. A su vez, las células del órgano de luz de la jibia, paran la producción de un tóxico muy poderoso, que los investigadores sospechan que tiene por objeto matar a otras bacterias que podrían haberse instalado antes del V. fischery. En estos dos ejemplos, de la soya y las jibias, las bacterias asociadas influyen en sus transformaciones físicas haciendo interactuar genes en uno y otro sentido.


La asociación en los mamíferos

¿Sucede tal vez una cosa similar en el intestino de los mamíferos? Estudios realizados en ratas, lauchas y cerdos así lo sugieren. Es así como existe una larga lista de diferencias morfológicas del intestino de animales que se han desarrollado en ambientes libres de gérmenes, con aquellos que se han desarrollado normalmente. En los primeros, las vellosidades del intestino son más largas y en las llamadas criptas de Lieberkum, existen estructuras celulares en forma de copa situadas en su base (células calciformes), que se hinchan y disminuye su número. También el sistema inmune, a lo largo del intestino, está poco desarrollado, y las terminaciones nerviosas que controlan el movimiento del intestino, están más esparcidas que lo normal.

La primera evidencia de una ligazón entre los cambios del intestino y las bacterias específicas las proporcionó Yashinori Umesaki, del Yakult Central Institute for Microbiological Research en Tokio, en el año 1995, cuando en lauchas libres de gérmenes colocó bacterias amigas. Estas gatillaron una serie de cambios, incluyendo un aumento de las células epiteliales como también las células productoras de mucus. Comprobó también un cambio en el tipo de ciertos compuestos grasos en la superficie de las células epiteliales del intestino.

Con el objeto de investigar cómo se comunican las bacterias y las células intestinales, Gordon ha estado trabajando para entender mejor el desarrollo del intestino delgado de la laucha, a fin de deducir cómo seria este mismo proceso en el intestino humano infantil. En las criptas de Lieberkum normalmente se producen células no especializadas que migran hacia el extremo de la vellosidad, donde al llegar se transforman en cuatro tipos diferentes. El tipo de células que llegan a ser depende de qué genes se expresan y cuáles se callan. Gordon ha descubierto que esto a su vez depende solamente de la posición de la célula en la vellosidad, lo que lo ha hecho sospechar que algo en el desarrollo (tal vez la bacteria en la superficie de la vellosidad) está activando y desactivando los genes apropiados. (Fig. 3).

Para avanzar más, Gordon ha tenido que simplificar los experimentos. Así él seleccionó una sola característica intestinal: la presencia en la superficie de las células de un azúcar llamada fucosa. Ha estado observando como este azúcar cambia cuando las lauchas libres de gérmenes las va alimentando con diferentes bacterias.

En las lauchas libres de gérmenes, en los primeros 21 días, la fucosa cubre todas las células en la parte baja del intestino delgado, pero luego ésta comienza a disminuir. Tan pronto como se le agregan bacterias intestinales beneficiosas, las células comienzan otra vez a producir el azúcar.

Para averiguar qué tipo de bacterias son responsables de que las células produzcan fucosa, Lynn Bry (un estudiante de Gordon) ha estado alimentando a ratas libres de gérmenes cada vez con una especie de bacteria distinta. Ni la primera, ni la segunda especie que agregó aumentaron la producción. Pero cuando agregó "Bacteroides thetaiotaomicron", no sólo aumentó la producción de azúcar, sino que también hubo una correlación entre el número de bacterias existentes y el número de moléculas de azúcar, sugiriendo así la existencia de delicadas señales entre las bacterias y las células intestinales. La naturaleza de estas señales es todavía un misterio, pero sin embargo, en el Congreso de la Sociedad Americana de Microbiología celebrado recientemente en Chicago, Lora Hoopper comunicó que estas bacterias, más que estar constantemente estimulando a la célula para que produzca el azúcar, le envía señales químicas cuando ella percibe que el suministro del azúcar le está disminuyendo.

Gordon visualiza que otras especies de bacterias están también comprometidas en estas conversaciones con las células de la mucosa del tracto gastrointestinal. Piensa que existiría una prolífera comunidad interactiva que habría estado actuando desde millones de años atrás, durante el proceso evolutivo de ellas.

En el momento del nacimiento, probablemente existen ciertas condiciones en el intestino de las lauchas que favorecen la colonización, lo que podría explicar cómo las colonias de bacterias encuentran sus respectivos nichos en el intestino y cómo es que ya en el momento de nacer y hasta que cumplan 21 días, todas estas células de la región baja del intestino delgado están produciendo fucosa. Del mismo modo, interesa conocer la habilidad de estas bacterias para conseguirse el suministro adecuado de alimentos (fucosa) una vez que ya están instaladas en el intestino y cómo también desarrollan un eficiente mecanismo para deshacerse de la constante competencia de otras bacterias que vienen en el alimento mientras el animal está comiendo, todo lo cual necesariamente requiere de una coordinación perfecta entre ellas y las células de la mucosa.

Según Marin Blaser, un microbiólogo de la Universidad de Vanderbilt, en Tennessee, las células intestinales mantienen una constante conversación con sus bacterias huéspedes, que podría realizarse por diversas vías. Podría ser que las bacterias actúen sobre diferentes genes de las células (activándolos o desactivándolos) o que sean las células las que seleccionan determinados tipos de bacterias secretando determinados nutrientes. Podría ser también que éstas dispongan de ciertos tipos de receptores en su superficie, o por último que ellas produzcan anticuerpos para alejar a las bacterias indeseadas. Ello es algo que aún no se conoce.

Esta alianza entre bacterias y células digestivas es algo que está preocupando a los círculos médicos. Tomemos, por ejemplo, el "Helicobacter pylori". Desde que se aceptó en la década del 90 que el H. Pylori estaba ligado a las úlceras gástricas, se han gastado millones de dólares tratando de eliminarlas en el estómago. Sin embargo, ella también se ha encontrado instalada en el 50% de los estómagos de individuos normales, lo que ha hecho pensar a muchos que tal vez pertenezcan a la flora normal y que también ellas desarrollen alguna función benéfica aún no conocida. Esta suposición ha tomado más cuerpo cuando en Abril de 1999, Staffan Normak, del Kaloliska Institute de Estocolmo, demostró que el H. pylori producía ciertas sustancias químicas que eran tóxicas para la Escherichia coli, las salmonellas y probablemente también otros organismos patógenos (Nature, vol. 238, 1999, pág. 671). "He gastado muchos años tratando de mostrar que el H. Pylori era patógeno. Ahora pienso que más bien es un comensal que ocasionalmente ejerce una acción patógena", dice Blaser.

Todos estos hallazgos que comienzan a aparecer hacen pensar que somos parte de un gigantesco organismo que forma una comunidad biológica, beneficiándonos todos de ella. Es un tema que requiere de mucha más investigación que podría llevar a aceptar o rechazar estas hipótesis.