Un estudio de poblaciones microbianas bajo un período prolongado de inanición realizado por el profesor de la Universidad de Indiana Jay T. Lennon y su laboratorio podría ayudar a los investigadores a responder preguntas relacionadas con las infecciones crónicas, el funcionamiento de las bacterias en el medio ambiente y la persistencia de la vida misma.
En un artículo publicado en línea el 12 de agosto por Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América, Lennon y sus colegas explican su estudio de alrededor de 100 poblaciones de diferentes bacterias en sistemas cerrados, que no tuvieron acceso a alimentos externos durante 1000 días. El equipo rastreó cuánto tiempo sobrevivieron y casi todosellos persistieron.
"La cuestión más amplia de cómo las bacterias sobreviven a períodos prolongados de limitación de energía es relevante para comprender las infecciones crónicas en humanos y otros huéspedes, y está relacionada con cómo algunos patógenos toleran medicamentos como los antibióticos", dijo Lennon, profesor del Departamento de Biologíaen la Facultad de Artes y Ciencias.
Muchas infecciones bacterianas son difíciles de tratar, en parte, porque los medicamentos a menudo están diseñados para atacar la maquinaria celular de las células metabólicamente activas. Las bacterias con energía limitada a menudo entran en un estado inactivo o inactivo que las hace menos sensibles a los tratamientos con medicamentos.Lennon dijo. No solo los patógenos pueden persistir en tales condiciones, las poblaciones también pueden desarrollar resistencia a los antibióticos, empeorando el problema.
Los microbios también juegan un papel importante en el medio ambiente. Las bacterias en el estudio provienen de suelos agrícolas. En esos hábitats, dijo Lennon, los microbios forman relaciones simbióticas con las plantas y llevan a cabo procesos que son esenciales para el funcionamiento de los ecosistemas.como el secuestro de carbono, el ciclo de nutrientes y las emisiones de gases de efecto invernadero.
Una cuestión importante y sin resolver es cómo coexisten miles de millones de células microbianas y miles de taxones microbianos en un solo gramo de suelo, a menudo en condiciones ambientales adversas. Una explicación respaldada por la investigación es que los microbios parecen estar bien adaptados a los festines.o condiciones de hambruna, donde los recursos pueden escasear durante períodos prolongados. Esto puede ayudar a explicar cómo las comunidades microbianas complejas se mantienen a lo largo del tiempo.
En el estudio, Lennon y sus colegas estimaron que las bacterias, que son los organismos que se reproducen más rápidamente en el planeta, también pueden tener una vida extremadamente larga. Lennon y su equipo, incluido el ex estudiante de doctorado de la Universidad de Indiana William Shoemaker, estimaron que la energía-Las bacterias limitadas pueden tener una esperanza de vida que rivaliza, y en algunos casos supera, a la de las plantas y los animales. El estudio utilizó análisis de supervivencia para estimar que algunas poblaciones tienen tiempos de extinción de hasta 100.000 años.
"Obviamente, estas predicciones se extienden mucho más allá de lo que se puede medir", dijo Lennon, "pero los números son consistentes con las edades de bacterias viables que se han recuperado de materiales antiguos, como ámbar, cristales de halita, permafrost y sedimentos enel fondo de los océanos más profundos ".
La persistencia de microbios en tales condiciones probablemente implica latencia y otros mecanismos que conservan energía. Por ejemplo, Lennon y sus colegas descubrieron que la supervivencia de las células en su sistema cerrado se sustentaba en la capacidad de las bacterias de "buscar" a sus parientes muertos.
En estas condiciones de escasez, donde las células deben ganarse la vida a duras penas con pequeñas cantidades de alimentos, Lennon y su equipo tenían curiosidad sobre el potencial de evolución de las bacterias. Identificaron genes que estaban bajo selección negativa, pero también firmas de selección positiva, que indican un crecimiento críptico que permitió que las nuevas mutaciones aumentaran en frecuencia. Este hallazgo sugiere que el reciclaje de células muertas tiene el potencial de impulsar la evolución adaptativa. Estas observaciones son relevantes para comprender las limitaciones de los procesos biológicos fundamentales dado que grandes franjas del planetatienen energía limitada.
Este trabajo fue financiado por la National Science Foundation, la Oficina de Investigación del Ejército de los EE. UU. Y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Indiana . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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