El aprendizaje automático y los experimentos de laboratorio han brindado a los científicos información sobre los diferentes lenguajes que utilizan las bacterias para comunicarse. Al comprender cómo interactúan las bacterias y bajo qué circunstancias se interrumpe su comunicación, los investigadores pueden resolver problemas relacionados con las bacterias resistentes a los medicamentos y avanzar en las tecnologías de biocomputación.
En un proyecto anterior, los investigadores descubrieron que interrumpir la comunicación bacteriana es una forma eficaz de combatir las bacterias resistentes a múltiples fármacos. La investigación del equipo muestra que interferir con la comunicación bacteriana bloqueando estas moléculas puede reducir la inflamación y hacer que las bacterias sean más vulnerables a los antibióticos.
Descifrando el lenguaje de las bacterias: una nueva frontera
Ahora, los investigadores han observado más de cerca el lenguaje de comunicación de las bacterias. Utilizaron una combinación de aprendizaje automático y experimentos de laboratorio húmedo para estudiar los aproximadamente 170 lenguajes bacterianos conocidos. A través de su análisis, los investigadores aprendieron sobre las similitudes y diferencias entre los lenguajes bacterianos, que pueden usarse tanto para destruir bacterias dañinas como para construir "circuitos lógicos bacterianos" útiles.
El primer paso fue realizar un análisis de aprendizaje automático para agrupar lenguajes bacterianos en función de su estructura molecular. El análisis mostró que las lenguas de estos grupos eran más similares entre sí que las lenguas de otros grupos. Esto es equivalente a los idiomas humanos: el inglés, el francés y el holandés, por ejemplo, pertenecen a una categoría de idiomas, mientras que el árabe y el hebreo pertenecen a otra.
Bacterias entendidas e incomprendidas: hallazgos clave
A continuación, el equipo de investigación demostró experimentalmente que las bacterias pueden comprender el lenguaje relevante hasta cierto punto. "Realizamos una 'verificación del lenguaje bacteriano' y descubrimos que las bacterias que hablan idiomas muy similares pueden entenderse entre sí, al igual que los holandeses pueden entender algo de alemán. También probamos la comunicación entre bacterias que hablan idiomas muy diferentes y descubrimos que no podían entenderse en absoluto, al igual que una conversación entre finlandeses, holandeses y árabes no llevaría a ninguna parte", dijo Christopher Jonkergouw, estudiante de doctorado que dirigió el estudio.
Utilizando estas herramientas, los investigadores demostraron que podemos estimar con precisión las conexiones entre los lenguajes bacterianos y predecir si pueden entenderse. Los hallazgos son valiosos para perfeccionar aún más los nuevos tratamientos del equipo de investigación, pero también tienen implicaciones para la biotecnología: los lenguajes bacterianos podrían usarse para coordinar tareas entre grupos en comunidades bacterianas e incluso usarse en microprocesadores bacterianos.
Referencias: "Exploración de la diversidad química en sistemas de señalización de detección cuantitativa intercelular procariótica", en coautoría con Christopher Jonkergouw, Pihla Savola, Ekaterina Osmekhina, Joerivan Strien, Piotr Batys y Markus B. Linder, 25 de octubre de 2023, "Angewandte Chemie International Edition".
DOI:10.1002/anie.202314469
Fuente compilada: ScitechDaily