Un consorcio internacional de científicos, con liderazgo del Instituto de Biomedicina de Valencia (IBV-CSIC) y del Imperial College London (Reino Unido), ha demostrado que los fagos o bacteriófagos —virus que atacan a las bacterias— pueden establecer comportamientos sociales entre especies diferentes a través de diminutas moléculas de señalización conocidas como péptidos.
Los hallazgos, difundidos en la revista “Cell”, muestran por primera vez que la comunicación basada en péptidos no se restringe a fagos emparentados o de la misma especie, sino que también se produce entre linajes distintos. Esto hace posible que los virus coordinen de forma colectiva decisiones clave para su supervivencia.
Hasta ahora se conocía que organismos sencillos como las bacterias emplean sistemas de comunicación química, pero el hecho de que los virus también los utilicen es un descubrimiento reciente. Además, se asumía que solo respondían a señales de su propia especie. El nuevo estudio, en el que ha participado la Universidad CEU Cardenal Herrera, desmonta esta idea al evidenciar que los fagos son capaces de detectar y reaccionar ante señales peptídicas generadas por virus no relacionados.
“El hallazgo de este fenómeno, denominado 'cross-talk' o comunicación cruzada, nos ha permitido confirmar que ciertos péptidos se unen con gran afinidad a receptores de fagos no relacionados, activando o desactivando rutas que determinan si el virus seguirá un ciclo lítico o lisogénico”, ha explicado Alberto Marina, investigador del IBV-CSIC que lidera el estudio y coordinador de la Conexión Resistencia Antimicrobianos del CSIC.
Los términos lisis y lisogenia describen las dos vías principales que utilizan los bacteriófagos para invadir bacterias. En el ciclo lítico, tras infectar a la célula, los virus se replican de forma masiva hasta provocar la ruptura de la bacteria. En la estrategia lisogénica, el material genético del fago se integra en el genoma bacteriano y permanece en estado latente durante múltiples generaciones sin destruir a su hospedador. Los virus que se encuentran en fase lisogénica pueden recibir una señal desencadenante y pasar al ciclo lítico, eliminando a la bacteria en un proceso llamado inducción.
En experimentos con cultivos mixtos —ensayos en laboratorio en los que coexisten distintos tipos de fagos en un mismo medio—, el equipo ha comprobado que este lenguaje compartido altera la dinámica entre lisogenia e inducción. De este modo, la comunicación cruzada identificada en la investigación se revela como un elemento clave en las decisiones colectivas que toman los fagos para asegurar su persistencia.
El trabajo también evidencia que la comunicación cruzada puede establecerse entre bacteriófagos que parasitan especies bacterianas diferentes, lo que tiene consecuencias importantes para entender el funcionamiento de las comunidades microbianas. En otras palabras, el código común que emplean estos virus es tan amplio que permite que un “fago A” se comunique con un “fago B” para sincronizar sus estrategias de infección, incluso cuando cada uno ataca a una bacteria distinta.
“Los datos estructurales revelan que cambios mínimos, como una sola mutación en un péptido, pueden activar o bloquear la comunicación, generando diferentes dialectos de este lenguaje que solo un grupo de fagos comprende. Esto sugiere un mecanismo evolutivo muy fino para modular estas interacciones”, explica la doctora Francisca Gallego del Sol, investigadora del IBV-CSIC y primera firmante del trabajo.
Para descifrar este sistema de señales y confirmar que diversos virus se comunican entre sí, los investigadores han recurrido a una estrategia multidisciplinar. Han combinado técnicas de biología estructural mediante rayos X y análisis biofísicos llevados a cabo en el IBV-CSIC, con ensayos en cultivos celulares con virus modificados genéticamente realizados en el Imperial College de Londres y la Universidad CEU Cardenal Herrera. Esta integración de metodologías ha permitido desentrañar el mecanismo de comunicación desde la escala atómica hasta sus posibles efectos en los ecosistemas microbianos.
Un cambio de paradigma en el estudio de los fagos
El descubrimiento supone un giro conceptual al probar que los fagos pueden comunicarse con virus que no son descendientes suyos ni pertenecen a su misma especie. Según los autores, esta capacidad abre una nueva línea para investigar comportamientos sociales entre fagos y apunta a que la comunicación viral en ambientes naturales podría tener un papel mucho más amplio de lo que se pensaba. Además, entender cómo se “hablan” estos virus podría permitir desarrollar herramientas para controlar comunidades bacterianas manipulando su lenguaje molecular común.
La investigación ofrece una visión global del fenómeno gracias a un enfoque que integra bioquímica, biología estructural, genética, ecología microbiana y modelización evolutiva. Este trabajo constituye la base sobre la que se ha desarrollado el proyecto “TalkingPhages”, financiado mediante una prestigiosa ayuda Synergy Grant del Consejo Europeo de Investigación (ERC, European Research Council).
Los autores subrayan que descifrar la forma en que los fagos se comunican para infectar bacterias permitirá crear nuevas herramientas aplicables en terapias o en biotecnología, mediante la interrupción o la modificación del lenguaje compartido por estos virus.
“Puede dar lugar al desarrollo de nuevas estrategias antibacterianas mediante la manipulación de señales de comunicación viral; o al diseño de fagos terapéuticos inteligentes capaces de cambiar su comportamiento según las señales presentes en una infección. Además, podría servir para controlar microbiomas industriales, ambientales o clínicos mediante la modulación de la comunicación entre bacterias y fagos; y para desarrollar futuras herramientas biotecnológicas basadas en péptidos capaces de activar o silenciar poblaciones de fagos”, explican los investigadores del IBV-CSIC.
En conclusión, los científicos señalan que este trabajo amplía el conocimiento sobre la comunicación, el comportamiento y la evolución de los fagos, lo que ayudará a entender mejor cómo se organizan y cambian las comunidades microbianas, incluyendo su influencia en patógenos y en la aparición de resistencia frente a los antibióticos convencionales.