Relaciones Complejas en Microbios de una Sola Célula
Lejos de ser operadores solitarios, la mayoría de los microbios unicelulares se encuentran en relaciones complejas. En el océano, el suelo y en tu intestino, pueden luchar y alimentarse entre sí, intercambiar ADN, competir por nutrientes o alimentarse de los subproductos del otro. A veces se vuelven aún más íntimos: una célula puede deslizarse dentro de otra y sentirse cómoda. Si las condiciones son las adecuadas, puede quedarse y ser bienvenida, iniciando una relación que podría durar generaciones—o miles de millones de años. Este fenómeno de una célula viviendo dentro de otra, llamado endosimbiosis, ha impulsado la evolución de la vida compleja.
Ejemplos de Endosimbiosis
Los ejemplos de endosimbiosis están en todas partes. Las mitocondrias, las fábricas de energía en tus células, alguna vez fueron bacterias de vida libre. Las plantas fotosintéticas deben sus azúcares producidos por el sol a los cloroplastos, que también fueron originalmente organismos independientes. Muchos insectos obtienen nutrientes esenciales de las bacterias que viven dentro de ellos. Y el año pasado, los investigadores descubrieron el “nitroplast”, un endosimbionte que ayuda a algunas algas a procesar el nitrógeno.
Investigaciones sobre la Endosimbiosis
Tanta vida depende de las relaciones endosimbióticas, pero los científicos han luchado por entender cómo suceden. ¿Cómo evade una célula internalizada la digestión? ¿Cómo aprende a reproducirse dentro de su huésped? ¿Qué convierte una fusión al azar de dos organismos independientes en una asociación estable y duradera? Ahora, por primera vez, los investigadores han observado la coreografía inicial de esta danza microscópica al inducir la endosimbiosis en el laboratorio. Después de inyectar bacterias en un hongo—un proceso que requirió una solución creativa (y una bomba de bicicleta)—los investigadores lograron fomentar la cooperación sin matar a las bacterias ni al huésped. Sus observaciones ofrecen un vistazo a las condiciones que hacen posible que lo mismo suceda en la naturaleza microbiana.
Ajustes Rápidos y Avances en la Investigación
Las células incluso se ajustaron entre sí más rápido de lo esperado. “Para mí, esto significa que los organismos realmente quieren vivir juntos, y la simbiosis es la norma”, dijo Vasilis Kokkoris, un micólogo que estudia la biología celular de la simbiosis en la Universidad VU de Ámsterdam y que no estuvo involucrado en el nuevo estudio. “Así que eso es una gran, gran noticia para mí y para este mundo.”
Los primeros intentos que no tuvieron éxito revelan que la mayoría de los romances celulares son infructuosos. Pero al entender cómo, por qué y cuándo los organismos aceptan a los endosimbiontes, los investigadores pueden comprender mejor momentos clave en la evolución y potencialmente desarrollar células sintéticas diseñadas con endosimbiontes potenciados.
El Avance de la Pared Celular
Julia Vorholt, una microbióloga del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich, ha estado reflexionando durante mucho tiempo sobre las circunstancias de la endosimbiosis. Los investigadores en el campo teorizaron que una vez que una bacteria se cuela en una célula huésped, la relación oscila entre la infección y la armonía. Si la bacteria se reproduce demasiado rápido, corre el riesgo de agotar los recursos del huésped y desencadenar una respuesta inmune, lo que resulta en la muerte del huésped, del invitado o de ambos. Si se reproduce demasiado lentamente, no logrará establecerse en la célula. Solo en raros casos, pensaban, la bacteria logra un ritmo reproductivo adecuado. Luego, para convertirse en un verdadero endosimbionte, debe infiltrarse en el ciclo reproductivo de su huésped para conseguir un viaje a la próxima generación. Finalmente, el genoma del huésped debe eventualmente mutar para acomodar a la bacteria—permitiendo que ambos evolucionen como una unidad. “Se vuelven adictos el uno al otro”, dijo Vorholt.
Fuente y créditos: www.wired.com
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