¿Qué es un biofilm?

para Ciencia Hoy el . Publicado en Número 133, Recuadros de esta nota.

Es común imaginar a las bacterias como diminutos organismos unicelulares de vida libre. Sin embargo, en los últimos años se observó que muchas bacterias requieren formar estructuras supracelulares para proliferar, infectar plantas y animales o resistir condiciones adversas. Por ello forman biofilms o biopelículas, que son comunidades de microorganismos integrados metabólicamente.

Las bacterias que componen un biofilm se ubican dentro de una matriz que ellas mismas producen, constituida por azúcares complejos llamados exopolisacáridos, proteínas y ADN, adherida a una superficie inerte o a un tejido vivo. Uno de los exopolisacáridos más conocidos es el alginato, producido por la bacteria Pseudomonas aeruginosa. El biofilm producido por esta bacteria es uno de los más estudiados, dado que su aparición en pacientes con fibrosis quística los compromete severamente pues forma una barrera que impide la entrada de los antibióticos y vuelve crónica la infección bacteriana.

La constitución de un biofilm es un proceso biológico que abarca distintas etapas, esquematizadas en la figura. Su iniciación significa que las bacterias pasan de una vida libre a una en que quedan fijas; se piensa que ello sucede en respuesta a condiciones ambientales, que las llevan a adherirse a un sustrato y formar una microcolonia. Luego se dividen y se incrementa la cantidad de individuos de la microcolonia. A medida que el número de bacterias aumenta se forman macrocolonias, estructuras cada vez mayores con canales por los que son trasportados nutrientes y desechos. Algunas células de las macrocolonias o grupos de ellas se liberan de esas estructuras y regresan a la vida planctónica. Lo descripto vale para distintas especies de bacterias, aunque varían el sustrato al que adhieren, los requerimientos nutricionales, el tiempo que tarda en madurar la estructura, la composición de la matriz extracelular, etcétera.

Prácticamente en todos los medios en que hay bacterias se forman biofilms, sobre sustratos que deben poseer un poco de humedad y un mínimo de nutrientes, y pueden ser naturales –rocas, dientes y plantas– o artificiales –catéteres, cañerías–. Actualmente se considera que las bacterias viven casi toda su vida en esas comunidades y que de vez en cuando alguna sale para conquistar un nuevo nicho.

Etapas de la formación de un biofilm bacteriano. (1) inicio: algunas bacterias se adhieren a un sustrato; (2) unión débil entre las bacterias; (3) formación de microcolonias; (4) desarrollo de macrocolonias con una estructura interna compleja, y (5) biofilm maduro, del que se desprenden bacterias que regresan a la vida libre. Croquis basado en Karin Sauer, 2003, ‘The genomics and proteomics of biofilm formation’, Genome Biology, 4: 219.