Para sorpresa de los científicos, las bacterias pueden actuar como un afrodisíaco para organismos marinos unicelulares notables por ser el pariente vivo más cercano de todos los animales.
Este es el primer ejemplo conocido de bacterias que desencadenan el apareamiento en un eucariota, un grupo que incluye todas las plantas y animales.
Los organismos, protistas llamados choanoflagelados, comen bacterias y sirven como fuente de alimento para pequeños animales oceánicos como el krill. Hace varios años, el laboratorio de Nicole King de UC Berkeley, profesor de biología molecular y celular e investigador del Instituto Médico Howard Hughes, descubrieron que ciertas bacterias hacen que estos choanoflagelados unicelulares también conocidos como choanos se conviertan en colonias multicelulares.
El nuevo descubrimiento, reportado el 31 de agosto en el diario Celda por el laboratorio de King y el laboratorio de Jon Clardy en la Facultad de Medicina de Harvard, sugiere que los choanos "escuchan" a las bacterias para dar sentido a su entorno y regular su historia de vida.
El descubrimiento puede ayudar a revelar cómo los humanos y otros animales evolucionaron de organismos unicelulares en los últimos 600 millones de años.
En este caso, la bacteria marina bioluminiscente Vibrio fischeri desencadena el salpingoeca rosetta choanoflagelado para enjambrar y aparearse. El apareamiento a veces es una respuesta a un entorno cambiante.
"Mucha de la teoría evolutiva favorece la idea de que el apareamiento ocurre cuando las condiciones son estresantes, porque necesitas reorganizar la baraja. Con la reproducción sexual, con suerte obtendrás una nueva combinación de alelos genéticos que sea más adecuada para lo que se avecinael lucio ", dijo King.
Por otro lado, King descubrió hace cinco años que una bacteria marina diferente, Algoriphagus machipongonensis, hace que S. rosetta forme colonias que recuerden a un embrión animal. Estas colonias multicelulares no involucran el apareamiento, pero podrían ayudar al organismo a cosechar de manera más eficientealimento bacteriano del medio ambiente.
"Las bacterias son muy buenas para integrar una gran cantidad de información sobre el medio ambiente, ya que las diferentes especies de bacterias tienen diferentes requerimientos de nutrientes. Los choanos pueden estar usando bacterias como un indicador de las condiciones ambientales, o indicadores vivos de cuándo es el momento de prepararse parabuenos o malos tiempos ", dijo.
Aunque omnipresente en los océanos, los coanoflagelados son relativamente misteriosos, una razón por la que King se ha centrado en ellos durante más de una década. En 2008, formó parte de un equipo que secuencia el primer genoma de un coanoflagelado, Monosiga brevicollis yen 2012 su laboratorio descubrió las bacterias que desencadenan la multicelularidad.
Sin embargo, el apareamiento era un misterio, incluso si los choanos participaban en la reproducción sexual, hasta que su equipo descubrió en 2013 que el hambre podría desencadenar el apareamiento, aunque solo un pequeño porcentaje de células se aparearían. El nuevo estudio muestra que la bacteria Vibrio provocauna respuesta mucho más rápida, con grandes porcentajes de células que se aparean en cuestión de horas.
"Los choanoflagelados tienen mucha flexibilidad en su historia de vida. Pueden seguir y seguir siendo asexuales, pero ahora hemos descubierto que también pueden ser sexuales, y que el cambio a la sexualidad es inducido por una señal bacteriana dentro de unhora después de la exposición ", dice King.
afrodisíacos bacterianos
El nuevo descubrimiento sugiere que otras criaturas, incluidas algunas que han sido difíciles de estudiar en el laboratorio porque no se aparean, pueden necesitar un poco de afrodisíaco bacteriano para conseguirlo.
"Una posibilidad es que estos animales necesiten señales particulares de bacterias ambientales que no se proporcionan en el laboratorio", dijo.
Después de que la estudiante de posgrado de UC Berkeley, Arielle Woznica, descubriera que estas bacterias iniciaron el enjambre, colaboraron con el laboratorio de Clardy para rastrear el gatillo: una proteína secretada constantemente por la bacteria, que denominaron EroS.
Mostraron que EroS es una condroitinasa, una enzima que degrada un tipo específico de molécula sulfatada que se encuentra en la matriz extracelular de S. rosetta que anteriormente se pensaba que era exclusiva de los animales. También descubrieron que si esta función enzimática se inhibía,no se produjeron enjambres y las condroitinasas de otras bacterias acuáticas reprodujeron los efectos afrodisíacos. A medida que los equipos investigan cómo funciona EroS, continúan explorando las interacciones entre bacterias y coanoflagelados.
En cuanto a las implicaciones para animales como los humanos y sus compañeros bacterianos, el llamado microbioma, King dijo que "esperamos que al estudiar los choanos, que son realmente simples, podamos identificar moléculas clave y luego ir al entorno más complejodel microbioma intestinal, por ejemplo, y ver si algunas de estas moléculas también importan en ese contexto ".
"Creo que al demostrar un nuevo tipo de comportamiento inducido por bacterias, podemos inspirar a otros a mirar en los sistemas que estudian y ver si podrían haber perdido esa bacteria también", dijo el coprimer autor JosephGerdt, investigador postdoctoral en la Harvard Medical School.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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