Visualización interactiva de la detección de cuórum bacteriano: ecuación de Hill, dinámica de autoinductores, transición de fase y activación génica cooperativa
La detección de cuórum es un mecanismo de comunicación celular por el cual las bacterias coordinan la expresión génica según la densidad de población. Producen autoinductores (AI) que se acumulan extracelularmente. Cuando la concentración de AI supera un umbral crítico, se unen a receptores y activan la transcripción génica — desencadenando bioluminiscencia, producción de factores de virulencia, formación de biopelículas o competencia para la captación de ADN. La respuesta colectiva sigue la ecuación de Hill: G([AI]) = [AI]^n / (K_d^n + [AI]^n).
La dinámica del autoinductor: d[AI]/dt = α·N − β·[AI] + γ·G([AI]), donde α es la tasa de producción, β la degradación, N la población y γ la retroalimentación positiva. La retroalimentación positiva crea biestabilidad — una vez superado el umbral, el sistema se refuerza. La nitidez del cambio depende del coeficiente de Hill n: n > 1 da respuesta sigmoidea; n = 1 da respuesta hiperbólica; n mayor produce transiciones de fase más abruptas.
Vibrio fischeri produce bioluminiscencia en simbiosis con el calamar hawaiano. Pseudomonas aeruginosa activa factores de virulencia a alta densidad. Streptococcus pneumoniae adquiere competencia genética. Las terapias anti-cuórum (quorum quenching) son alternativas prometedoras a los antibióticos tradicionales.
Comience con V. fischeri para ver un cambio brusco. Pulse Ejecutar para observar el crecimiento colonial y la activación génica. Cambie a P. aeruginosa para un cambio aún más abrupto (n=5). S. pneumoniae muestra respuesta más gradual (n=2). Ajuste el coeficiente de Hill para controlar la transición de fase.