Un dels principals actius del nostre cos és el sistema nerviós. Els nostres pensaments, la nostra intel·ligència, la manera com percebem el món a través dels nostres sentits i com actuem sobre ell a través dels nostres músculs, depenen de la comunicació elèctrica entre cèl·lules especialitzades, les neurones. Cada mil·lèsima de segon, grans quantitats d’àtoms carregats (ions) entren i surten de les nostres neurones donant lloc a petites corrents elèctriques, la propagació de les quals permet que diferents parts del nostre cos (en particular, el nostre cervell) es comuniquin d’una manera molt eficient. Però, com va sorgir aquesta forma de comunicació cel·lular?

Fins al moment, només s’havia observat comunicació elèctrica a cèl·lules relativament complexes, començant pels paramecis. Però una investigació liderada per Jordi García Ojalvo, director del laboratori de Dinàmica de Sistemes Biològics del Departament de Ciències Experimentals i de la Salut (DCEXS) de la UPF, en estreta col·laboració amb Gürol M. Süel, professor associat al Departament de Biologia Molecular de la Universitat de California San Diego (UCSD), demostra que cèl·lules tan senzilles com els bacteris utilitzen senyals elèctrics per comunicar-se entre sí.

Se sap des de fa anys que els bacteris tenen canals iònics, estructures que permeten als ions entrar i sortir de les cèl·lules. De fet, aquestes estructures han estat crucials per ajudar als científics a entendre com són els canals iònics de les neurones del nostre cervell. Però fins el moment, la utilitat que aquests canals tenen a bacteris era un autèntic misteri. La investigació de García Ojalvo i Süel ha revelat que els bacteris utilitzen els canals iònics per comunicar-se entre sí quan es troben en perill degut a, per exemple, la falta de nutrients. Això passa freqüentment als biofilms bacterians, colònies cel·lulars on conviuen milions de bacteris quan aquests es troben en condicions adverses. Aquestes comunitats ajuden als bacteris a sobreviure millor, i poden arribar a constituir un problema clínic i mediambiental per als éssers humans, degut a la seva extrema resistència a antibiòtics i altres agents desinfectants.

Als biofilms bacterians, els bacteris de l’interior es troben en una situació de gran estrés degut a la falta de nutrients. L'estudi, que es publicarà online a Nature el 21 d’octubre, posa de manifest que aquests bacteris envien senyals elèctrics als bacteris de la perifèria del biofilm, menys estressats, perquè les ajudin a sobreviure deixant passar més nutrients. La principal moneda de canvi d’aquesta interacció entre les cèl·lules és el glutamat i l’ió associat és el potassi. Curiosament, el glutamat i el potassi juguen també un paper molt important en desordres neuronals com ara les aures, ones d’activitat elèctrica anormal que es produeixen al cervell de persones amb epilèpsia i migranyes. És per tant d’esperar que el fenomen descobert ara a bacteris pugui ser el precursor d’aquests comportaments patològics del cervell humà.

Treball de referència: Arthur Prindle, Jintao Liu, Munehiro Asally, San Ly, Jordi Garcia-Ojalvo & Gürol M. Süel. Ion channels enable electrical communication within bacterial communities. Nature, doi:10.1038/nature15709, Octubre 2015