Un estudio del CSIC revela por primera vez que distintas especies de fagos, virus de las bacterias, comparten un ‘lenguaje común’ para decidir de forma colectiva si infectan las bacterias o se integran en su genoma
Un consorcio internacional encabezado por el Instituto de Biomedicina de Valencia (IBV-CSIC) y el Imperial College London, con colaboración de la Universidad CEU Cardenal Herrera, ha evidenciado que los fagos o bacteriófagos, virus que atacan bacterias, podrían exhibir conductas sociales inter-especies a través de pequeñas moléculas mensajeras conocidas como péptidos. Los hallazgos, publicados en la revista Cell, confirman por primera vez que la señalización por péptidos no se limita a fagos del mismo linaje o especie, sino que también opera entre especies diferentes, permitiendo a los virus coordinar colectivamente decisiones cruciales para su persistencia.
Aunque se sabía que organismos simples como las bacterias utilizan sistemas de comunicación, la confirmación de que los virus hacen lo mismo es reciente, y previamente se creía que solo respondían a señales de su propia especie. Este estudio derriba ese paradigma al probar que los fagos pueden identificar y reaccionar ante señales peptídicas de virus no emparentados. “El descubrimiento de esta interacción, llamada cross-talk o comunicación cruzada, ha permitido verificar que ciertos péptidos se unen fuertemente a receptores de fagos no relacionados, activando o inhibiendo rutas que determinan si el virus optará por un ciclo lítico o lisogénico”, explica Alberto Marina, investigador del IBV-CSIC al frente del estudio y coordinador de la Conexión Resistencia Antimicrobianos del CSIC.
Los conceptos de lisis y lisogenia representan las dos estrategias que utilizan los bacteriófagos para infectar bacterias. En el ciclo lítico, tras infectar la bacteria, los fagos se replican rápidamente hasta destruir la célula huésped. Por su parte, en el ciclo lisogénico, el genoma viral se incorpora al ADN bacteriano sin dañarla, persistiendo latente durante varias generaciones. Los virus en estado lisogénico pueden recibir una señal que activa el cambio al ciclo lítico, destruyendo la célula en un proceso conocido como inducción.
En cultivos mixtos —experimentos de laboratorio donde conviven diferentes tipos de virus en un mismo ambiente—, el equipo científico observó cómo el lenguaje común compartido por los fagos altera la dinámica tanto de la lisogenia como de la inducción. Por ello, la comunicación cruzada descubierta constituye una herramienta clave en las decisiones colectivas que los fagos toman para asegurar su supervivencia.
El estudio también revela que la comunicación cruzada puede ocurrir entre bacteriófagos que infectan distintas especies bacterianas, lo que aporta datos relevantes para entender el funcionamiento de las comunidades microbianas. En otras palabras, el lenguaje común de los virus es tan universal que permite a un ‘fago A’ comunicarse con un ‘fago B’ para coordinar estrategias de infección, incluso si cada uno se dirige a bacterias diferentes. “Los datos estructurales muestran que cambios mínimos, como una mutación única en un péptido, pueden activar o bloquear la comunicación, generando distintos dialectos de este lenguaje que solo un conjunto de fagos puede entender. Esto indica un mecanismo evolutivo muy preciso para modular estas interacciones”, comenta la doctora Francisca Gallego del Sol, investigadora del IBV-CSIC y primera autora del trabajo.
Para desentrañar este idioma y confirmar la comunicación entre diferentes virus, el grupo empleó un enfoque interdisciplinar que combina técnicas de biología estructural por rayos X y análisis biofísicos desarrollados en el IBV‑CSIC, junto con experimentos con virus genéticamente modificados en cultivos celulares realizados en el Imperial College de Londres y la Universidad CEU Cardenal Herrera. Esta integración metodológica posibilitó entender cómo opera esta comunicación, desde el nivel atómico hasta sus efectos en el ecosistema.
El hallazgo supone un cambio de paradigma real al validar que los fagos pueden comunicarse con virus que no son descendientes ni pertenecen a la misma especie. Según los autores, esta capacidad abre el camino para el estudio de conductas sociales entre fagos, y sugiere que la comunicación viral en ambientes naturales podría tener un alcance más amplio del previsto. Además, conocer estas interacciones podría facilitar el desarrollo de herramientas para controlar comunidades bacterianas manipulando su lenguaje molecular común.
El estudio, que aporta una visión completa del fenómeno a través de un enfoque que integra bioquímica, biología estructural, genética, ecología microbiana y modelización evolutiva, representa la base en la que se sustentó el proyecto TalkingPhages, respaldado por una prestigiosa ayuda Synergy Grant del Consejo Europeo de Investigación (ERC, European Research Council).
Futuras aplicaciones de la comunicación cruzada
Los investigadores subrayan que entender cómo los fagos se comunican para infectar bacterias permitirá crear nuevas herramientas útiles en terapias o biotecnología mediante la interrupción o modificación del lenguaje que comparten estos virus.
“Esto podría impulsar el desarrollo de nuevas terapias antibacterianas a través de la manipulación de señales virales; o la fabricación de fagos terapéuticos inteligentes capaces de ajustar su conducta según las señales del entorno infeccioso. Asimismo, ayudaría a controlar microbiomas industriales, ambientales o clínicos modulando la comunicación entre bacterias y fagos; y a crear futuras herramientas biotecnológicas basadas en péptidos que enciendan o apaguen poblaciones de fagos”, explican los científicos del IBV-CSIC.
En síntesis, este estudio amplía el conocimiento sobre la comunicación, comportamiento y evolución de los fagos, facilitando una mejor comprensión de la evolución de las comunidades microbianas, su impacto en patógenos y en la resistencia a antibióticos convencionales.