Delicado pero voraz, la babosa de mar Elysia rufescens pasta en forma de vaca en mechones de algas de color verde brillante, enraizándose para encontrar los pedazos más selectos.
Pero este molusco marino de una pulgada de largo no solo obtiene una comida sabrosa, sino que también absorbe los químicos defensivos de las algas, que la babosa puede desplegar contra sus propios depredadores.
En un nuevo estudio, un equipo dirigido por Princeton descubrió que estas sustancias químicas tóxicas se originan a partir de una especie de bacteria recientemente identificada que vive dentro de las algas. El equipo descubrió que las bacterias se han vuelto tan dependientes de su hogar de algas que no pueden sobrevivir.a su vez, las bacterias dedican al menos una quinta parte de sus esfuerzos metabólicos a fabricar moléculas venenosas para su huésped.
La historia entrelazada de estos tres personajes: la babosa de mar E. rufescens , las algas marinas del género Bryopsis y las bacterias recientemente identificadas forman una relación simbiótica de tres vías. Una relación simbiótica es aquella en la que varios organismos interactúan estrechamente. En este ejemplo, la babosa obtiene alimentos y sustancias químicas defensivas, ellas algas obtienen productos químicos, y las bacterias obtienen un hogar y comidas gratuitas para la vida en forma de nutrientes de su huésped de algas.
"Es un sistema complicado y una relación muy singular entre estos tres organismos", dijo Mohamed Donia, profesor asistente de biología molecular en la Universidad de Princeton y autor principal del estudio. "Las implicaciones son importantes para nuestra comprensión de cómo las bacterias, las plantasy los animales forman dependencias mecanicistas, donde las moléculas biológicamente activas trascienden al productor original y terminan llegando y beneficiando a una red de socios que interactúan ".
Los investigadores del Instituto de Tecnología Marina y Ambiental de Princeton y el Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Maryland desenrollaron esta historia utilizando técnicas genómicas poderosas para descifrar quién hace qué en la relación. Secuenciaron la información genómica colectiva de las babosas, las algas y sus microbiomas, que son las bacterias que viven dentro de estos organismos. Luego utilizaron algoritmos informáticos para determinar qué genes pertenecían a cada organismo. Mediante este método identificaron las nuevas especies bacterianas y las vincularon a la producción de toxinas.
El equipo descubrió que la especie bacteriana, a la que llamaron Candidatus Endobryopsis kahalalidefaciens, produce alrededor de 15 toxinas diferentes, conocidas como kahalalidas. Se sabe que estos químicos actúan como un elemento disuasorio para los peces y otros animales marinos circundantes. Al menos uno deLos kahalalidas se han evaluado como un posible fármaco contra el cáncer debido a su potente toxicidad.
Los investigadores también descubrieron que las bacterias han sacrificado permanentemente su independencia por una vida de seguridad, ya que ya no poseen los genes necesarios para sobrevivir fuera de las algas. En cambio, aproximadamente una quinta parte del genoma de la bacteria está dirigida a bombear moléculas tóxicasque evitan que los depredadores se coman la casa de la bacteria.
Un depredador que puede comer las toxinas es la babosa E. rufescens . La babosa los almacena, construyendo un arsenal químico que es diez veces más concentrado que las toxinas en las algas.
Una de las preguntas que hizo el equipo fue si la babosa adquiere no solo los productos químicos sino también la fábrica, la bacteria en sí misma. Pero descubrieron que la babosa no retiene las bacterias ingeridas sino que las digiere como alimento,manteniendo solo los productos químicos.
Elysia rufescens , llamado así por su tono rojizo, vive en aguas cálidas y poco profundas en varios lugares, incluyendo Hawai, donde los investigadores recolectaron las babosas. Elysia pertenece a una familia de "babosas alimentadas por energía solar", llamadas así porque secuestran, junto con la defensivaproductos químicos, la maquinaria fotosintética para producir energía de las algas, lo que los convierte en algunos de los pocos animales del mundo que crean sus propios nutrientes a partir de la luz solar.
Donia se interesó en cómo las algas producen defensas químicas porque varios otros organismos marinos, como esponjas y tunicados, usan simbiontes bacterianos para producir toxinas. Decidió observar las estructuras químicas de las toxinas y descubrió que su estructura sugería quefueron hechos por bacterias u hongos.
Para obtener ayuda, recurrió a Russell Hill, profesor del Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Maryland y experto mundial en ecología marina, incluido este sistema. Hill y su entonces estudiante graduada Jeanette Davis ayudaron a los investigadores posdoctorales de Donia y Princeton Jindong Zan, ZhiyuanLi y Maria Diarey Tianero en la recolección de algas y babosas en Hawai. Zan y Li comparten la coautoría del primer estudio.
"Nuestra colaboración, basada en el trabajo de colegas y bajo el liderazgo de Mohamed, finalmente ha resuelto el misterio de larga data del verdadero productor de los compuestos de kahalalida", dijo Hill. "Es tan satisfactorio entender ahora lo notablebacteria y sus vías que sintetizan estos compuestos complejos "
El equipo comparó las bacterias con una fábrica porque el organismo consume materias primas en forma de aminoácidos suministrados por las algas y libera un producto terminado en forma de productos químicos tóxicos.
Este tema de simbiontes bacterianos especializados que han evolucionado para realizar una función: hacer moléculas defensivas para el huésped a cambio de un espacio vital protegido, parece ser sorprendentemente común en el medio marino, desde algas hasta tunicados y esponjas,Dijo Donia
Esta es la segunda relación de este tipo que el equipo ha identificado. Su estudio anterior, publicado el 1 de abril en la revista Microbiología de la naturaleza , identificó una bacteria que vive en simbiosis con esponjas marinas y produce toxinas que protegen la esponja de la depredación.
"Lo más extraño es que la esponja en realidad ha desarrollado un tipo especializado de células, que llamamos 'quimiobacteriocitos', dedicados por completo a albergar y mantener un cultivo de esta bacteria", dijo Donia. "Esto es muy extraño, dado elpequeño número de células de esponja especializadas en general. Nuevamente, la bacteria no puede producir los sustratos y no puede vivir por sí sola ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Princeton . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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