Las películas microbianas o biopelículas, son comunidades formadas principalmente por bacterias, en las que también se pueden encontrar fagos, virus y protozoarios depredadores. Al adherirse a una superficie viva o inerte constituyen una biopelícula propiamente dicha; por contraparte, si no se adhieren se conocen como flóculos. Se encuentran en todas partes, en el sarro de la cocina, de las tuberías, del baño, en la placa dental, inclusive se han identificado sobre las superficies de las pirámides, las esculturas antiguas, etcétera.
Las bacterias son las formas de vida más simple sobre el planeta, generalmente pequeñas y sin núcleo, rodeadas por una membrana nuclear y sin organelos celulares como mitocondrias, aparato de Golgi o retículo endoplásmico. Sin embargo, por ser los seres vivos más antiguos sobre el planeta han experimentado muchas formas de organizarse. Se sugiere que existen desde el periodo precámbrico. Prefieren vivir en comunidades complejas, en las cuales algunas de ellas actúan como organismos productores (fotosintéticos), otras como organismos consumidores e inclusive otras más como depredadores.
De forma análoga a la organización que presenta un tejido animal o vegetal, las biopelículas secretan como comunidad una matriz extracelular (MEC) formada por exopolisacáridos y ADN extracelular, de origen cromosómico que las protege. Así, protegida la biopelícula les permite sobrevivir aún en condiciones extremas de pH, falta o exceso de oxígeno, falta de nutrientes, presencia de agentes bacteriostáticos o antimicrobianos.
Lo anterior se debe a que entre las diferentes especies que constituyen la biopelícula se ayudan de forma cooperativa y la presencia de ADN cromosómico en su MEC les permite la transferencia horizontal de genes que les facilita adquirir características de sobrevivencia de las otras especies con las que se encuentran en contacto.
Las biopelículas se forman cuando células bacterianas, nadadoras o planctónicas (colonizadores primarios) eligen y se adhieren a una superficie, al establecerse emiten señales que les inducen a multiplicarse. Después de establecerse llegan otras especies que se adhieren a las especies colonizadoras, se emiten señales para que se unan otras especies y comienzan a formar estructuras en forma de hongo, las cuales contienen canales de agua a través de los cuales les llega oxígeno y nutrientes. Las biopelículas actúan como un super-organismo que sensa las condiciones en las que se están desarrollando y cuando éstas llegan a ser adversas para la comunidad se desprenden células planctónicas colonizadoras que buscan una nueva superficie en otro lugar y se re-establece el ciclo.
Formación de una biopelícula bacteriana multiespecie. (A) Los colonizadores primarios cubren una superficie que permite la llegada de los colonizadores secundarios y su adhesión a la biopelícula; (B) maduración y formación de la biopelícula multi-especie, caracterizada por el incremento en la producción de sustancias poliméricas extracelulares como exopolisacáridos y ADN cromosómico; (C) promoción de la dispersión de células y cambio de células planctónicas a células en biopelícula. Tomada de Loera Muro et al., 2012. Investigación y Ciencia UAA 54:49-56.
La estructura compleja y protegida de las biopelículas, les permite resistir superficialmente el ataque de sustancias antimicrobianas, además facilita que las especies más protegidas realicen la transferencia horizontal de genes que las hace más resistentes.
Resistencia a agentes antimicrobianos en una biopelícula. (A) Las bacterias planctónicas son neutralizadas por los agentes antimicrobianos. (B) Las bacterias de la biopelícula más cercanas a la superficie reciben el daño del agente antimicrobiano. (C) La matriz extracelular (MEC) retarda la velocidad de penetración del agente antimicrobiano a la biopelícula. (D) Las bacterias generan una respuesta ante el estrés, haciendo que la actividad de las células cambien como respuesta a estímulos del ambiente y (E) se genera un microambiente alterado. (F) Bacterias persistentes se generan, son capaces de resistir a los agentes antimicrobianos permitiendo nuevamente la colonización. Tomada de Loera
Las biopelículas pueden desarrollarse en ambientes naturales, pero también se ha mostrado que muchas infecciones de interés para el ser humano y los animales son provocadas por biopelículas, tal como la otitis media causada por la bacteria Haemophilus influenzaee infecciones provocadas por Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis y Pseudomonas aeruginosa. Además como se ha mencionado, en la industria las biopelículas causan la corrosión de tuberías, contaminan los utensilios médicos como los catéteres, por lo cual es de gran importancia su estudio y control.
Foto principal: Dpto de Comunicación de la Universidad Autónoma de Aguascalientes
