Los humanos no son los únicos agricultores que existen. Hace cinco años, el laboratorio Queller-Strassmann en la Universidad Rice, ahora en la Universidad Washington en St. Louis, demostró que la ameba social Dictyostelium discoideum - apodado cariñosamente "Dicty" - puede mantener un cultivo de bacterias alimentarias de generación en generación, dando a estos agricultores una ventaja cuando la comida es escasa.
Ahora, una nueva investigación del mismo equipo muestra que estos granjeros microscópicos también confían en sus bacterias simbióticas para protegerse de las toxinas ambientales, un papel poco estudiado pero cada vez más claro que los microbios pueden desempeñar para sus huéspedes.
Y al estudiar la relación de Dicty con sus residentes bacterianos, los científicos están aprendiendo más sobre las interacciones dinámicas entre los huéspedes y sus microbiomas.
La investigadora científica Debra Brock dirigió el nuevo trabajo, publicado el 20 de abril en el Actas de la Royal Society B .
Estas amebas se contentan con ser solitarias cuando la comida es abundante, pero cuando se agota se unen por decenas de miles para cooperar. Se transforman en una babosa móvil que migra en busca de condiciones más justas y luego produce esporas resistentes para liberarel medio ambiente y esperar los tiempos difíciles.
La babosa tiene un pequeño grupo de células especializadas, llamadas centinelas, que lo protegen de las plagas y los venenos transportándolos.
"Las células centinelas atraviesan el cuerpo, eliminan las toxinas, las bacterias y esencialmente sirven como hígado, riñón y sistema inmunitario innato y quedan atrás en el rastro de baba", dijo Joan Strassmann, PhD, Charles RebstockProfesor de Biología en Artes y Ciencias.
Pero no estaba claro cómo los granjeros evitaron que sus células centinelas se llevaran y desecharan las bacterias de las que dependen para alimentarse.
"Nuestra pregunta era: si tienes que ser amable con tus bacterias porque quieres llevarlas como alimento, ¿cómo tienes este sistema de células centinela al mismo tiempo?", Dijo Brock.
Así que Brock predijo que los granjeros tendrían menos células centinela, para evitar desprenderse de todas sus bacterias simbióticas. Buscando los signos reveladores de los centinelas en los rastros de baba de la babosa, Eamon Callison, un ex estudiante universitario en el laboratorio trabajandoEn su tesis de honores, descubrió que los agricultores solo tenían la mitad de células centinela que sus parientes no agrícolas.
"Nuestra predicción fue cierta", dijo Brock. "Pero ese nunca es el final de la historia".
Siguiendo el rastro limo
Con menos centinelas protectores, ¿cómo les iría a estos agricultores contra las toxinas?
"Me imaginé que los granjeros tienen menos células centinela, por lo que es probable que les vaya peor que a los no granjeros cuando se exponen a toxinas", dijo Brock. "Los granjeros realmente lo hicieron mejor, sorprendentemente".
Mientras que los no agricultores quedaron paralizados por las toxinas y produjeron menos descendientes, a los agricultores no pareció importarles en absoluto, con o sin la toxina, produjeron la misma cantidad de esporas viables, compitiendo con los no agricultores.
Brock pensó que las bacterias que los granjeros llevaban consigo podrían explicar este hallazgo inesperado.
Así que ella "curó" a la granja Dicty de sus bacterias simbióticas y luego las expuso a la toxina nuevamente. Esta vez, la fertilidad se desplomó en presencia de la sustancia química tóxica. Sin sus bacterias, las amebas sucumbieron a la toxina.
De alguna manera, las bacterias que los granjeros llevan consigo no solo los ayudan a llevar consigo una fuente de alimento, sino que también protegen a sus huéspedes de las toxinas, incluso compensando menos células centinelas desintoxicantes.
La forma en que estas bacterias proporcionan protección sigue siendo un misterio. Podrían actuar como una esponja, aliviando el daño y protegiendo a sus anfitriones de los efectos de la toxina. O podrían degradar activamente la toxina, incluso usándola como alimento.
Se han descubierto funciones de desintoxicación similares para las bacterias simbióticas en toda la biología, desde neutralizar insecticidas y fungicidas, hasta permitir que mamíferos como ovejas y cabras se alimenten de plantas que de otra manera serían tóxicas. Pero descubrir qué tan extendida es la desintoxicación y cómo ha evolucionado o se ha mantenido, requerirá mucha más investigación.
"En cuanto a la desintoxicación de las interacciones microbianas, los animales multicelulares son organismos realmente difíciles de trabajar, y creo que hay muchas cosas que podemos descubrir con este eucariota muy simple, Dictyostelium ", dijo David Queller, PhD, Spencer T. Olin Profesor de Biología en Artes y Ciencias.
"Creemos que esto es solo el comienzo de un sistema realmente fabuloso para observar las interacciones entre bacterias y eucariotas", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Original escrito por Eric Hamilton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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