Los biólogos de UC San Diego que recientemente descubrieron que las bacterias resuelven conflictos sociales dentro de sus comunidades y se comunican entre sí como las neuronas en el cerebro han descubierto otro rasgo humano en estas criaturas unicelulares no tan simples.
Las bacterias que viven en diversas comunidades llamadas "biopelículas" crean lo que son esencialmente anuncios electrónicos, informan los científicos en un artículo publicado en la edición de esta semana de la revista Celda , al enviar señales eléctricas de largo alcance a otras especies bacterianas que pueden conducir al reclutamiento de nuevos miembros a su comunidad de biopelículas.
"Hemos descubierto que las comunidades de biopelículas bacterianas pueden modular activamente el comportamiento móvil de diversas especies bacterianas a través de señales eléctricas", dijo Gürol Süel, profesor de biología molecular, Director Asociado del Centro de Biología de Sistemas de San Diego y Howard Hughes MedicalInstituto - Simons Faculty Scholar en UC San Diego, quien dirigió el esfuerzo de investigación. "De esta manera, las bacterias dentro de las biopelículas pueden ejercer un control dinámico y de largo alcance sobre el comportamiento de células distantes que no forman parte de sus comunidades".
Las biopelículas son comunidades de bacterias y otros microorganismos que forman estructuras delgadas en las superficies, como el sarro que se desarrolla en los dientes, que son altamente resistentes a los químicos y antibióticos. Debido a que no se sabe mucho sobre cómo se forman, reclute otros microorganismosy resistir el ataque, dicha información sobre su comportamiento tiene aplicaciones prácticas, desde prevenir la formación de sarro en los dientes hasta evitar infecciones por estafilococos en los hospitales.
Pero la idea de que las bacterias instaladas en sus aldeas protectoras de biofilm se comporten como agentes de marketing sofisticados, anunciando la presencia de sus comunidades mediante el envío de mensajes electrónicos, anula las creencias fundamentales que los científicos y el público en general tienen sobre estas criaturas supuestamente humildes.
"Nuestro estudio muestra que las bacterias que viven en comunidades de biopelículas hacen algo similar a enviar mensajes electrónicos a amigos", dijo Jacqueline Humphries, una estudiante de doctorado que trabaja en el laboratorio de Süel y la primera autora del artículo ". De hecho, el mecanismo que descubrimoses general. Descubrimos que las bacterias de una especie pueden enviar señales eléctricas de largo alcance que conducirán al reclutamiento de nuevos miembros de otra especie. Como resultado, hemos identificado un nuevo mecanismo y paradigma para la señalización entre especies ".
Los biólogos de UC San Diego descubrieron en su trabajo de laboratorio, que integró experimentos con modelos matemáticos, que una biopelícula compuesta por una sola especie de bacteria Bacillus subtilis pudo reclutar bacterias de una especie diferente, en este caso, Pseudomonas aeruginosa,- a través de señalización eléctrica.
Utilizando cámaras de crecimiento microfluídico, los biólogos documentaron el proceso mediante el cual la señalización eléctrica de iones de potasio generada por las biopelículas de B. subtilis atraía células distantes dentro de las cámaras hasta el borde de las biopelículas que oscilaban eléctricamente.
Süel y su equipo de estudiantes de posgrado y becarios posdoctorales descubrieron en el verano de 2015 que las oscilaciones dentro de las comunidades de biopelículas resolvieron un conflicto social entre células individuales que cooperaban, pero que también tenían que competir por alimentos.
Las bacterias en el borde exterior de la biopelícula están más cerca de los nutrientes necesarios para el crecimiento y podrían matar de hambre a las células interiores protegidas. Pero los científicos descubrieron que las biopelículas oscilantes desarrollan lo que llaman "codependencia metabólica" al poner los frenos periódicamente en las células externas 'crecimiento para dar a las células interiores acceso a nutrientes.
No mucho después, Süel y su equipo descubrieron que las bacterias que viven en comunidades de biopelículas se comunican entre sí electrónicamente a través de proteínas llamadas "canales iónicos", un método de señalización eléctrica similar al utilizado por las neuronas en el cerebro humano.
Su descubrimiento más reciente, que las bacterias en las biopelículas pueden reclutar otras especies con señales eléctricas de largo alcance, podría resultar no solo el más sorprendente de los hallazgos del equipo, sino quizás el más significativo para nuestra comprensión de cómo las bacteriasimpacto en la salud humana.
"Nuestro último descubrimiento sugiere que la composición de comunidades bacterianas de especies mixtas, como nuestro microbioma intestinal, podría regularse mediante señalización eléctrica", dijo Süel. "Incluso es posible que las células intestinales bacterianas y humanas puedan interactuar eléctricamente dentro delintestino humano. Nuestro trabajo puede en el futuro incluso conducir a nuevos enfoques biomédicos basados en electricidad para controlar el comportamiento bacteriano y las comunidades ".
Otros coautores del artículo fueron los biólogos Jintao Liu y Arthur Prindle, investigadores posdoctorales en el laboratorio de Süel; el biólogo Fang Yuan, estudiante de doctorado en el laboratorio; el físico de UC San Diego Liyang Xiong; Heidi Arjes de la Universidad de Stanford y Lev Tsimring,científico investigador y director asociado del Instituto de Biocircuitos de UC San Diego.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Kim McDonald. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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