Quorum Sensing

Para que no se diga...

LA JUSTIFICACIÓ
============

Aquesta setmana passada vam tenir un seguit de reunions. En un post anterior vaig parlar d'una proposta per una beca d'investigació rebutjada, i una re-redacció en procés. D'això anaven.

Els grups d'investigació presenten projectes a diferents convocatòries per rebre beques d'investigació, que solen ser una pasta gansa. Aquesta en concret és de la National Science Foundation (NSF). L'any passat va ser rebutjada, i es va rebre un feedback sobre els aspectes a millorar.

La primera reunió va ser sense professor, per començar el procés. La segona reunió va ser amb els alumnes dels altres professors implicats; al cap i a la fi serem aquests alumnes els que redactarem la proposta. En ella van sortir dues o tres idees que ens ajudaran a perfilar molt bé el contingut i a enfrontar-nos als problemes de l'anterior proposta. La tercera reunió va ser els de "nano" amb el professor, que va confirmar que li agradaven les idees i va marcar una mica més la línea a seguir. Avui ha estat la quarta, els alumnes i els tots els professors implicats (jo no hi era, però ha estat una mica per confirmar-ho tot). Demà en teoria ens reunim un altre cop els alumnes per ja dividir tasques i començar a redactar.

A què ve tot això? No massa a res... o sí? El tema és que de les idees que van aparèixer, el Quorum Sensing va tenir èxit. Un dels fallos de l'anterior proposta va ser no donar una aplicació factible, o una àrea on experimentar, sobre el tema de nanocomunicacions per via biològica. I el "quorum sensing" cobreix bé aquestes carències i apart encaixa bastant bé amb altres idees que van sortir.

LA CHICHA
=======



Pels que disposin de temps i ganes, es poden mirar aquest vídeo d'apenes 20 minuts. Hi ha subtítols per qui els vulgui. És una biòloga parlant precisament d'aquest misteriós quorum sensing. De veritat, aquesta dona ho viu, i t'ho fa viure.

Pels que no, ja en faig "cinc cèntims". Diguem que la nostra àrea d'investigació intenta buscar maneres de comunicar entitats que es troben a l'escala nano. I ens servim de la natura per aquests fins (comunicacións a través de molècules, de feromones, de reaccions químiques). Però no sempre la comunicació ha de ser punt a punt, d'igual a igual. Un exemple és aquesta comunicació per quòrum, que fan servir les bactèries.

Bàsicament, diguem que una bactèria es un microorganisme unicelular. Una bactèria en sí mateixa, probablement no tingui suficient poder per realitzar cap tasca que no sigui crèixer i reproduir-se. Si volen realitzar una tasca més complexa, necessitaran del poder de milers de congèneres. I d'alguna manera s'han de posar d'acord.

Tenim doncs una bactèria que vol realitzar un atac a l'organisme on està vivint. Per ella mateixa, el mal que pugui ocasionar és nul. Per tant creix i es divideix. A mesura que ho fa, va alliberant una substància anomenada "autoinductora", que fa que les bactèries de la seva espècie que la captin, en segreguin més. Alhora, aquests microorganismes sensen la quantitat d'autoinductors en el medi proper. En el moment en que aquesta quantitat (o densitat) supera un cert llindar, totes les bactèries canvien el seu comportament, per en aquest cas passar a un mode agressiu. Aquest canvi es realitza sincronitzadament a tot el grup de bactèries (com si fos decidit per consens), que ara sí, podrien triumfar en el seu intent (vaja, s'ha de dir que hi ha una tremenda quantitat de bactèries que ens fan bé, com bé sabrà el meu estimat progenitor digestòleg).

Aquesta manera innata de comunicar-se ens pot obrir noves víes, o simplement ser una excusa per rebre la beca. Però no deixa de ser interessant, per això. Un dels aspectes més "teleco" aquí, és que diferents bactèries utilitzen diferents tipus d'autoinductors, de manera que es redueix la interferència entre espècies. Nosaltres n'anomenem MDMA (Molecular Division Multiple Access, no confondre amb la droga... droga mala). Té gràcia, perquè s'assembla al concepte de "paquets" que tenim a telecos... Tenen una adreça i un missatge. L'adreça és diferent per a cada espècie (de manera que les bactèries no faran cas a missatges no destinats a ells) i podria considerar-se "multicast", és a dir, a un grup concret de destinataris. El missatge és sempre el mateix: sóc un autoinductor.

"Paquet" per diferents espècies: observeu com el missatge sempre és el mateix.

En el vídeo la dona també apunta a unes curiositats bastant apassionants. Primer: parla de com veu ella el ser humà: un organisme compost per 10 vegades més bactèries que cèl·lules pròpies: vaja que som un 90% bactèries i un 10% humans. I encara va més enllà, si per informació genètica fos, el total de població bacteriana conté unes cent vegades més informació que el propi ser humà. O sigui que som un 99% bactèria. Estupendu!


Una altra de les bones curiositats és com es va descobrir el tema aquest del quorum sensing. Es veu que existeix una espècie de calamar que aprofita aquesta propietat. Resulta que és un calamar que viu en aigües poc profundes, i de nit. De dia dorm. I que la llum de la lluna i les estrelles atravessa l'aigua, i pot fer que el nostre amic projecti sombra; cosa fatal per ell, ja que els seus depredadors poden calcular la seva trajectòria per aquest fet, i menjar-se'l. Així doncs, aquesta espècie es va aliar amb un tipus de bactèria que crea llum. Acumula bactèries d'aquest tipus en unes bosses.

Està clar que una bactèria, o dos, o cent només no crearan llum gaire potent. Però sí grans quantitats. Així doncs, el calamar, abans de descansar, allibera totes les bactèries excepte un grapat (ben calculat) i s'enfonsa a la sorra per dormir. Les bactèries es multipliquen durant aquest temps, de manera que quan el calamar surt del seu amagatall per la nit per anar a alimentar-se, el llindar d'autoinductors acaba per superar-se, i totes les bactèries s'activen a la vegada, emetent llum. Aquesta llum li serveix al calamar per no projectar sombra, i per tant tingui moltes més probabilitats de sobreviure. Com veieu, la naturalesa és sàbia.

He aquí el especimen en cuestión

-------------------------------------------------------------------------------------
Sense pensar gaire, la naturalesa doncs ens ha proveït d'una possible manera de coordinar l'acció de les nanomàquines, possiblement. Sigui per reparar teixits dins el cos humà, o per formar nanocapes per prevenir la oxidació per exemple, o per coordinar molècules per detectar que gran és un tumor, o inclús per programar un atac... la acció conjunta de diferents nano-entitats ens farà falta. Per una aplicació més mèdica que teleco, parlen d'antibiòtics que el que farien per exemple és sabotejar el consens de les bactèries: imitant els autoinductors podem fer que un grup petit de bactèries pensi que ja són suficients per llençar un atac. Que ho facin, i llavors les defenses del nostre cos se n'encarregarien tranquilament.

De totes maneres, tot això serveix a la proposta de tenir una base real, d'una cosa amb la que es pot experimentar, i que pot confirmar alguns models matemàtics de difusió de molècules en el qual estan treballant al lab... ens anirà bé.

A més a més, es veu que estan en conversacions per contractar a una biòloga experimentalista que s'encarregui d'aquesta part, que fa falta. A qui no sabeu qui és? Doncs sí, la del vídeo.