¿Alguna vez has visto una bandada de pájaros moverse como si fueran uno solo, o un grupo de personas aplaudir al unísono en un concierto? Esa capacidad de sincronización, tan común en la naturaleza, también existe en el mundo microscópico. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft (TU Delft) han descubierto que las bacterias Escherichia coli (E. coli) pueden coordinar sus movimientos como si estuvieran bailando juntas. Este hallazgo no solo es fascinante desde el punto de vista biológico, sino que también abre puertas a aplicaciones tecnológicas sorprendentes.
El fenómeno de la sincronización
La sincronización es un fenómeno natural observado en diferentes escalas, desde los péndulos de relojes hasta las luciérnagas que brillan al mismo tiempo. En este caso, los investigadores quisieron explorar si algo tan pequeño como una bacteria podría mostrar este comportamiento. ¿El resultado? No solo es posible, sino que E. coli puede hacerlo con una precisión matemática.
Para demostrarlo, el equipo diseñó diminutas cavidades circulares en las que atraparon bacterias individuales. Dentro de estas «microcápsulas», las bacterias comenzaron a moverse en círculos, como si fueran pequeños relojes. Lo más asombroso ocurrió cuando los investigadores conectaron dos de estas cavidades mediante un canal estrecho: con el tiempo, las bacterias en ambos espacios empezaron a sincronizar sus movimientos.
¿Cómo lo lograron?
La clave de esta sincronización está en las interacciones hidrodinámicas, es decir, los movimientos del fluido causados por las bacterias al nadar en espacios confinados. Estos movimientos generan fuerzas que afectan a las bacterias vecinas, haciéndolas coordinar su «danza». El equipo midió estas interacciones y confirmó que seguían reglas matemáticas universales de sincronización, similares a las que se observan en otros sistemas naturales.
Más allá del baile: aplicaciones prácticas
Aunque esta investigación puede parecer un experimento curioso, tiene implicaciones importantes en ciencia y tecnología:
- Herramientas para estudiar bacterias: Al controlar el movimiento de bacterias, se podrían desarrollar herramientas para estudiar cómo interactúan en espacios confinados, algo crucial para comprender mejor los ecosistemas microbianos.
- Osciladores biológicos: Los hallazgos podrían usarse para diseñar redes bacterianas capaces de realizar movimientos oscilatorios controlados, útiles en biotecnología y bioingeniería.
- Pruebas de medicamentos: Al medir los cambios en el flujo de fluidos provocados por las bacterias antes y después de administrar antibióticos, esta tecnología podría ser una herramienta innovadora para evaluar la efectividad de nuevos tratamientos.
Del sonido al movimiento
Este estudio continúa una línea de investigación previa del equipo, en la que lograron grabar el sonido producido por una sola bacteria utilizando un tambor de grafeno. Inspirados por ese trabajo, ahora han pasado de registrar las oscilaciones caóticas de las bacterias a «orquestar su tango» en sistemas organizados.
Según Farbod Alijani, uno de los autores principales del estudio:
“Ver a las bacterias ‘bailar’ en sincronía no solo muestra la belleza de la naturaleza, sino que también nos ayuda a entender cómo se organiza el movimiento en los organismos más pequeños.”
Hacia redes bacterianas complejas
El siguiente paso para los investigadores es aumentar la complejidad del sistema. Quieren conectar múltiples cavidades para crear redes más grandes y estudiar cómo se comportan estas bacterias cuando forman patrones coordinados más sofisticados. Esto podría revelar información valiosa sobre los límites y posibilidades de los sistemas biológicos autoorganizados.
Referencias:
- Japaridze, A., et al. (2024). Synchronization of E. coli Bacteria Moving in Coupled Microwells. DOI: 10.1002/smll.202407832.
- Delft University of Technology. «Tiny dancers: Scientists synchronize bacterial motion.» Dec. 3, 2024. Disponible aquí.
Por Víctor Deroncelé
