Es la forma en que terminamos con una taza de café recién hecho de un grupo de frijoles. Así es como las plataformas petroleras oceánicas extraen petróleo de densas formaciones rocosas debajo del fondo marino. Incluso ayuda a explicar cómo se propagan los incendios forestales.
Una teoría conocida como "percolación" ahora está ayudando a los microbiólogos de la Universidad de California en San Diego a explicar cómo las comunidades de bacterias pueden transmitir señales de manera efectiva a largas distancias. Una vez consideradas como un simple grupo de microorganismos, las comunidades de bacterias, también llamadas "biofilms ": se ha encontrado que utilizan canales iónicos para la comunicación electroquímica que ayuda a la comunidad a prosperar y sobrevivir a las amenazas, como los ataques químicos de los antibióticos.
Los hallazgos, dirigidos por Joseph Larkin y el autor principal Gürol Süel de UC San Diego, se publican el 25 de julio en la revista Sistemas celulares .
Las comunidades de biofilm habitan en lugares a nuestro alrededor, desde el suelo hasta las tuberías de drenaje hasta la superficie de nuestros dientes. Las células en el borde de estas comunidades tienden a crecer de manera más robusta que sus contrapartes interiores porque tienen acceso a más nutrientes. Para mantener este bordePara controlar el crecimiento y garantizar que toda la comunidad esté en forma y equilibrada, los miembros "hambrientos" del interior de la biopelícula envían señales electroquímicas a los miembros del exterior. Estas señales detienen el consumo en el borde, permitiendo que los nutrientes pasen a las células interiores para evitarinanición.
"Esto mantiene el interior alimentado lo suficientemente bien y si un ataque químico llega y elimina algunas de las células exteriores, entonces el interior protegido puede continuar y toda la población puede sobrevivir", dijo Larkin, un UC San Diego Biological Scienceserudito postdoctoral: "Es esencial que la señal electroquímica se transmita de manera consistente hasta el borde de la biopelícula porque ese es el lugar donde se debe detener el crecimiento para que la comunidad obtenga el mayor beneficio de la señalización".
Al acercarse a su nuevo estudio, los investigadores trataron de explicar cómo las comunidades bacterianas pueden propagar estas señales de comunicación electroquímica. A diferencia de las neuronas que tienen estructuras designadas para transmitir señales electroquímicas conocidas como axones, las comunidades bacterianas carecen de estructuras tan sofisticadas. Esto provocó la preguntade cómo las bacterias pueden transmitir señales de manera tan efectiva a largas distancias dentro de la comunidad.
Después de examinar grandes cantidades de datos bacterianos, los investigadores de UC San Diego comenzaron a colaborar con Andrew Mugler y Xiaoling Zhai de la Universidad de Purdue, quienes propusieron la idea de que la teoría de la filtración podría explicar cómo las comunidades bacterianas pueden propagar señales de célula a célula.
La teoría de la percolación ha existido desde la década de 1950 y ha ayudado a los físicos a describir cómo se transmiten las señales a través de un medio o red de diversos componentes. En una cafetera, el agua caliente se filtra a través de posos de café individuales en una jarra. En la industria petrolera, los perforadoresmaximizar su rendimiento extrayendo petróleo de arenas percoladas, donde el lecho de roca es lo suficientemente poroso como para permitir que el petróleo fluya sobre un área grande.
En una comunidad de bacterias, las señales pasan de una célula a otra en una ruta conectada a lo largo de una distancia de cientos de células. Mediante microscopios de fluorescencia, los investigadores pudieron rastrear células individuales que estaban "disparando" transmitiendo una señal.Los científicos descubrieron que la fracción de células de disparo y su distribución en el espacio coincidían con las predicciones teóricas del inicio de la filtración. En otras palabras, la comunidad bacteriana tenía una fracción de células de disparo que estaba precisamente en el punto de inflexión entre no tener conectividad y conectividad total.entre las células, también conocido como punto crítico de transición de fase.
"Todos estamos familiarizados con la forma en que hacemos café mediante filtración y es un giro interesante que las bacterias parecen usar el mismo concepto para lograr la tarea muy complicada de transmitir eficientemente una señal electroquímica a distancias muy largas de una célula a otra".dijo Süel.
"Es interesante que estas bacterias, que se denominan organismos simples y unicelulares, estén utilizando una estrategia bastante sofisticada para resolver este problema a nivel comunitario", dijo Larkin. "Es lo suficientemente sofisticado como para que los humanos la usemos paraextraer aceite, por ejemplo "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Mario Aguilera. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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