Germophobes - hablemos
Los microbios están en todas partes: en cada superficie, cada objeto, cada planta y animal. Sí, incluso dentro y dentro de usted. Es cierto, algunos de ellos causan enfermedades.
Espere, no busque el desinfectante para manos todavía. Muchos de ellos son residentes en nuestros cuerpos y brindan servicios beneficiosos a cambio de algunos de nuestros recursos. Es una relación llamada mutualismo en la que brindamos un hogar confortable, y le devuelven el favor de innumerables e interesantes formas. La ciencia está comenzando a arañar la superficie de lo que los microbios en nuestros cuerpos hacen por nosotros.
Hasta ahora, los científicos solo tenían un conocimiento confuso de cómo surgen estas relaciones. Ahora Colin Dale y sus colegas de la Universidad de Utah tienen una respuesta. Son buenas y malas noticias, germófobos: ¿Las malas noticias? Las bacterias mutualistas comienzanal invadir las células animales al igual que las bacterias malignas que causan enfermedades. ¿La buena noticia es que una vez que entran, se calman y juegan bien?
"Cuando entré por primera vez en microbiología, todo se trataba de los malos", dice Dale, profesor de biología. "Los microbios tenían una mala reputación. Es importante para nosotros ver el otro lado de la ecuación y entender cómo estoscomienzan las relaciones amistosas "
El trabajo de Dale se publica el 10 de mayo en célula huésped y microbio y fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud.
Sodalis en la naturaleza
"Sabemos mucho sobre la simbiosis, pero no sabemos cómo comienza", dice Dale. Él y otros investigadores investigan la cuestión de cómo los insectos encuentran compañeros bacterianos mutualistas y entablan una relación exitosa. Para hacer eso, suel laboratorio realiza estudios comparativos sobre las características genéticas del simbionte mutualista y su progenitor "salvaje". La comparación es importante e instructiva porque los simbiontes, asentados en su hogar de acogida, pierden genes que ya no necesitan ". Sin la comparación,realmente no puedes estudiar este proceso, porque no conoces las capacidades genéticas del progenitor ", dice Dale.
El laboratorio de Dale tiene la suerte de haber identificado a un progenitor de este tipo. En 1999, publicó la primera descripción de Sodalis , un género de bacterias que ahora se sabe que han sido adoptadas independientemente como socios mutualistas en una amplia gama de hospedadores de insectos. Más tarde, en 2012, un colega lo contactó acerca de un extraño espécimen biológico que había recibido, tomado de una infecciónen un hombre que se lastimó la mano al podar un manzano muerto. El espécimen resultó ser una especie de Sodalis , el primero identificado que vive, independientemente de un insecto huésped, en el medio ambiente. Dale lo nombró Sodalis praecaptivus , que denota que representaba Sodalis "pre-cautiverio". Con simbiontes y progenitores en la mano, por así decirlo, Dale y sus colegas se pusieron a trabajar para dilucidar las diferencias genéticas entre los dos.
Un montón de gorgojos muertos
El análisis genético es un trabajo tedioso. El colega de Dale, el investigador postdoctoral Shinichiro Enomoto, pasó tres años creando cientos de cepas mutantes de S. praecaptivus , al carecer de genes que podrían ser importantes para permitir que las bacterias prosperen en un huésped insecto. Los mutantes se inyectaron en los gorgojos para ver cómo cada mutación genética afectaba la función de la bacteria.
El objetivo principal era identificar los genes en el progenitor que le permiten resistir la acción del sistema inmune del insecto. Sin embargo, una mutación mostró un comportamiento siniestro inesperado. Los gorgojos infectados morirían en dos semanas.
"Se quedaron inmóviles y cayeron muertos", dice Dale. "Nunca habíamos visto eso antes".
La mutación afectó a un sistema regulador llamado "detección de quórum", que permite a las bacterias detectar el tamaño de su propia población en el insecto. S. praecaptivus , los genes de detección de quórum controlan los genes que funcionan en virulencia, o la capacidad de las bacterias para ingresar agresivamente a las células. Muchas bacterias causantes de enfermedades usan factores de virulencia para invadir y destruir células, y a menudo usan la detección de quórum para activar estos factores de virulencia cuandosu población alcanza un umbral crítico para montar un ataque devastador. S. praecaptivus por otro lado, utiliza la detección de quórum para garantizar que la virulencia solo se despliegue al inicio de la infección, para garantizar un establecimiento exitoso.
"Tiene esta programación genética especial que le permite ingresar a las células usando la virulencia y luego cerrar esa virulencia para mantener una asociación benigna o amigable", dice Dale.
Las pruebas posteriores confirmaron el papel de la detección de quórum y la virulencia. La restauración de los mecanismos de detección de quórum resultó en gorgojos sanos. Del mismo modo, mutantes de S. praecaptivus que carecía de detección de quórum pero también carecía de genes para toxinas insecticidas eran menos dañinos para sus huéspedes.
Una analogía de taxi
Dale propone que las relaciones mutualistas entre insectos y bacterias surjan como consecuencia de que las bacterias usen insectos como vectores taxis para viajar entre otras plantas y animales que infectan en el medio ambiente. Un pasajero se sube a un taxi porque quiereun viaje a un destino. El taxi proporciona el viaje pero el conductor tiene que cobrar una tarifa, de lo contrario no puede competir con otros miembros de la población y se extinguirá. Para compensar el costo del viaje, se esperan bacteriaspara proporcionar a su "conductor" de insectos algo beneficioso.
"Esto proporciona los medios para ser mutualista", dice Dale. "Ya has encontrado algo que el taxista quiere, es decir, dinero. Entonces es fácil imaginar cómo eso te cambia para que nunca salgas del taxi". Mientras elel conductor puede mantenerlo con vida al suministrarle todos los nutrientes necesarios, él / ella obtiene un beneficio especial: nunca tener que localizar a otro pasajero.
La frontera final está a nuestro alrededor
Dale señala que la investigación en microbiología se ha centrado durante mucho tiempo en las especies que afectan a los humanos, los animales y los cultivos económicamente importantes. Los avances recientes en la identificación y secuencia de bacterias han permitido que más y más entornos, incluyendo nuestra piel, boca y tripas, revelen los secretosde su biodiversidad microbiana. Pero Dale dice que hay mucho más por explorar. "Hemos pasado por una obsesión con los extraños y maravillosos muestreos de manantiales volcánicos, lagos subterráneos congelados y reactores nucleares y ahora estamos obsesionados con el microbioma y suspapel en la salud humana. Sin embargo, claramente hay mucho que aprender, particularmente en el ámbito de la ecología microbiana, al estudiar la microflora de elementos aparentemente mundanos como ramas de árboles ", dice.
en cuanto a S. praecaptivus aunque el laboratorio de Dale ha llevado a cabo un exhaustivo trabajo genético para identificar los genes de virulencia que causan la muerte del gorgojo, dice que no es lo suficientemente exhaustivo. "Hay genes claramente novedosos que la ciencia actualmente desconoce que contribuyen a la muerte del gorgojo", dice Dale ".Eso es desalentador ", dice," y emocionante ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Utah . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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