Cuando solo eres uno de los trillones, puede ser difícil salir adelante. Ese es el problema que enfrentan las bacterias acuáticas Leptothrix cholodnii que a menudo se encuentra en las esteras microbianas en forma de limo comunes a los cuerpos de agua ricos en minerales. Por lo tanto, para establecerse en estas comunidades L. cholodnii forma filamentos largos y rígidos que se convierten en una parte integral de la estructura de la esterilla microbiana.
En un estudio publicado la semana pasada en ACS Nano , un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Tsukuba utilizó cámaras microfluídicas para permitir la visualización de L. cholodnii y estudie la contribución de las nanofibrillas a la formación de filamentos. Una comprensión más profunda de este proceso podría ayudar a los investigadores a realizar avances significativos en el uso de bacterias formadoras de vainas para procesos como el desarrollo de nuevos óxidos de hierro amorfos para ánodos de baterías de iones de litio yla cosecha industrial de pigmentos y metales pesados.
L. cholodnii los filamentos están compuestos de cadenas de células inicialmente rodeadas por una vaina suave hecha de miles de pequeñas estructuras entrelazadas como nanofibrillas. Durante la formación de filamentos, las bacterias liberan proteínas que oxidan el hierro y el manganeso en el agua, produciendo óxidos metálicos que se acumulanen las nanofibrillas, lo que hace que se endurezcan en un microtubo. Las nanofibrillas también pueden incorporar metales preciosos como oro, plata, titanio y circonio. Sin embargo, se desconoce el papel exacto de las nanofibrillas en la formación de filamentos.
"Debido a que las esteras microbianas a menudo se encuentran en los lechos de los arroyos, usamos cámaras microfluídicas para replicar el agua corriente encontrada en estos lugares", explica el autor principal del estudio, Tatsuki Kunoh. "Permitimos que las células individuales pasen a las cámaras y luego las utilizamosTime-lapse e intermitente fluorescencia intermitente de nanofibrillas y microscopía electrónica de barrido atmosférico para examinar el comportamiento de las células individuales y los filamentos multicelulares en desarrollo ".
Los investigadores demostraron que las nanofibrillas son esenciales para la unión de las células bacterianas a las superficies sólidas, lo cual es necesario para la formación de filamentos. Confirmando esta observación, variante "sin vaina" L. cholodnii las células, que no producían nanofibrillas, deambulaban por las cámaras durante todo el experimento, incapaces de unirse o formar un filamento.
"Al teñir fluorescentemente las nanofibrillas, podríamos monitorear su distribución en la superficie de la célula bacteriana", dice el Dr. Kunoh. "Curiosamente, el posicionamiento de las nanofibrillas parecía dictar la dirección del alargamiento del filamento - durante el alargamiento unilateral, las nanofibrillas se agruparonalrededor del extremo no divisor de la célula, mientras que en el alargamiento bilateral, las nanofibrillas solo estaban presentes alrededor de la porción central de la célula ".
Los investigadores también observaron que las nanofibrillas se tejían densamente alrededor de las secciones maduras de los filamentos en crecimiento, pero formaban una estructura similar a una red más abierta alrededor de las células recién divididas.
Estas nuevas ideas sobre el papel de las nanofibrillas en el desarrollo de filamentos podrían permitir a los investigadores adaptarlas L. cholodnii para uso en aplicaciones industriales como la biorremediación, la extracción de metales pesados y preciosos y la fabricación de microhilos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Tsukuba . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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