Un aspecto central de las ciencias de la vida es explorar la convivencia simbiótica de animales, plantas y humanos con sus comunidades bacterianas específicas. Los científicos se refieren al conjunto completo de microorganismos que viven dentro y dentro de un organismo huésped como el microbioma. En los últimos años,Se ha acumulado evidencia de que la composición y el equilibrio de este microbioma contribuyen a la salud del organismo. Por ejemplo, las alteraciones en la composición de la comunidad bacteriana están implicadas en el origen de diversas enfermedades ambientales. Sin embargo, todavía se desconoce en gran medida cómoLa cooperación entre el organismo y las bacterias funciona a nivel molecular y cómo el microbioma y el cuerpo actúan exactamente como una unidad funcional.
Un equipo de investigación del Instituto Zoológico de la Universidad de Kiel ha logrado un avance importante en descifrar estas relaciones altamente complejas. Utilizando el pólipo de agua dulce Hydra como organismo modelo, los investigadores con sede en Kiel y sus colegas internacionales investigaron cómo el sistema nervioso simplede estos animales interactúa con el microbioma. Pudieron demostrar, por primera vez, que las pequeñas moléculas secretadas por las células nerviosas ayudan a regular la composición y colonización de tipos específicos de bacterias beneficiosas a lo largo de la columna del cuerpo de la Hidra ". Hasta ahora,los factores neuronales que influyen en la colonización bacteriana del cuerpo eran en gran medida desconocidos. Hemos podido demostrar que el sistema nervioso juega un papel regulador importante aquí ", enfatiza el profesor Thomas Bosch, biólogo evolutivo del desarrollo y portavoz del Centro de Investigación Colaborativa 1182" Origen y funciónof Metaorganisms ", financiado por la Fundación Alemana de Ciencias DFG.Los científicos publicaron sus nuevos hallazgos en Comunicaciones de la naturaleza hoy
El equipo de investigación, dirigido por Bosch, utiliza el pólipo de agua dulce Hydra como el organismo modelo para dilucidar los principios fundamentales de la estructura y función del sistema nervioso. Hydra representa una rama evolutiva antigua del reino animal; tienen un plan corporal simple con unred nerviosa de solo alrededor de 3000 neuronas. La aplicación de tecnología experimental moderna a estos organismos que, a pesar de su simplicidad, aún comparten una gran similitud molecular con los sistemas nerviosos de los vertebrados, permitió la identificación de principios antiguos y, por lo tanto, fundamentales de la estructura y función del sistema nervioso.
Utilizando este organismo modelo, los investigadores de la Universidad de Kiel abordaron la cuestión de cómo las sustancias mensajeras producidas por el sistema nervioso, conocidas como neuropéptidos, controlan la cooperación y la comunicación entre el huésped y los microbios. Recopilaron evidencia celular, molecular y genética para demostrar queLos neuropéptidos tienen actividad antibacteriana que afecta tanto a la composición como a la distribución espacial de los microbios colonizadores.
Para revelar las conexiones entre los neuropéptidos y las comunidades bacterianas, los investigadores con sede en Kiel se concentraron primero en el desarrollo del sistema nervioso del pólipo de agua dulce, desde la etapa del huevo hasta un animal adulto. Los cnidarios desarrollan un sistema nervioso completo en aproximadamente tressemanas. Durante este tiempo de desarrollo, las comunidades bacterianas que cubren la superficie del animal cambian radicalmente, hasta que finalmente se forma una composición estable del microbioma. Bajo la influencia del efecto antimicrobiano de los neuropéptidos, la concentración de las llamadas bacterias Gram-positivas, unsubgrupo de bacterias, disminuye bruscamente durante un período de aproximadamente cuatro semanas. Al final del proceso de maduración, prevalece una composición típica del microbioma, particularmente dominada por bacterias Grav negativas de Curvibacter. Dado que los neuropéptidos se producen particularmente en ciertas áreas delsolo cuerpo, también controlan la localización espacial de la bacteria a lo largo de la columna del cuerpo., en la región de la cabeza, por ejemplo, hay una fuerte concentración de péptidos antimicrobianos, lo que resulta en seis veces menos bacterias Curvibacter que en los tentáculos.
Con base en estas observaciones, los científicos concluyeron que a lo largo de la evolución el sistema nervioso también participó en un papel de control del microbioma, además de sus tareas sensoriales y motoras ". Los hallazgos también son importantes en un contexto evolutivo.Los antepasados de estos animales han inventado el sistema nervioso, parece que la interacción entre el sistema nervioso y el microbioma es una característica antigua de los animales multicelulares, ya que el diseño simple de Hydra tiene una gran relevancia básica y traslacional y promete revelar nuevos e inesperados.Las características básicas del sistema nervioso, una mayor investigación sobre la interacción entre el cuerpo y las bacterias, por lo tanto, se concentrará más en los aspectos neuronales ", dijo Bosch, para resumir la importancia del trabajo.
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Materiales proporcionado por Universidad de Kiel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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