Bacterias
simbiontes
Euprymna scolopes al microscopio electrónico de barrido en falso color (Fuente: New Scientist)
Euprymna scolopes,
es una sepia de unos 3 cm de tamaño que vive en las aguas de Hawai. En
el mundo de la microbiología es conocida porque suele establecer una simbiosis con la bacteria Vibrio fischeri.
La sepia posee en su parte ventral una bolsa que está repleta de dichas
bacterias. ¿Y para qué le sirve tenerlas ahí? Pues para generar luz.
Vibrio fischeri al microscopio electrónico, al microscopio de fluorescencia y cultivado en una placa petri (Fuente de las imágenes: PNAS, Microbewiki y Journal of Bacteriology)
Vibrio fischeri es una bacteria bioluminiscente. En su genoma se encuentran unos genes llamados lux que codifican, entre otras cosas, a la enzima luciferasa.
Esta enzima es capaz de generar luz mediante una reacción bioquímica.
Pero, si observamos a una bacteria bajo el microscopio no veremos una
pequeña bombillita nadadora. La emisión de luz requiere que haya una
determinada densidad de población bacteriana. Es decir, si hay pocas
bacterias, no hay bioluminiscencia. Si hay muchas, entonces comienzan a
brillar. Luego Vibrio fischeri es capaz de detectar la densidad
de población de sus congéneres. Es lo que se llama en biología, sentido
de quorum (o en inglés quorum sensing)
Mecanismo de quorum
y bioluminiscencia. Cuando hay pocas bacterias no hay gran cantidad de
moléculas inductoras (pentágonos rojos). Cuando hay muchas, hay una
gran cantidad de moléculas inductoras que inducirán una gran expresión
de los genes lux y por tanto de producción de luz
(Fuente: Universidad de Zurich)
La sepia Euprimia scolopes
alimenta con azúcares y aminoácidos a las bacterias que contiene su
órgano luminiscente para así conseguir una gran densidad celular y poder
emitir una potente luz. Si hiciéramos una disección de dicho órgano
encontraríamos que no es una simple bolsa. En la parte más interna las
paredes de la bolsa están recubiertas de una proteína conocida como reflectina.
Y su función precisamente es reflejar la luz. En la parte de la bolsa
que da al exterior, lo que hay es unas proteínas que forman una lente.
El saco de tinta además está modificado para actuar como una especie de
diafragma. De esa forma la sepia puede regular la intensidad del haz de
luz que generan las bacterias bioluminiscentes.
Tejidos reflectantes de E. scolopes. Clikear en la imagen para agrandarla
- (A) Localización de los tejidos reflectivos en una disección ventral (dg, glándula digestiva ; er, reflector ocular; lor, órgano reflector de luz; m, manto) y no reflectivos (el, lentes oculares; g, branquias) En el cuadro pequeño se puede ver al animal adulto emitiendo luz.
- (B) Microfotografía de la disección del órgano luminoso (pequeña línea naranja de la foto A). El epitelio central (e) está rodeado del reflectante (lor), que a su vez está rodeado de divertículos de la bolsa de tinta (is). El tejido de la lente (lol) está localizado en la superficie ventral del órgano luminoso.
- (C) Imagen de microscopía electrónica de transmisión del cuadrado naranja en B. Pilas de placas con material reflector (p) entre fibras de tejido conectivo (ct) y gránulos de tinta (ig).
- (D) Placas de material reflectante magnificadas. En su interior se encuentra la reflectina.
(Fuente: Crookes et al.)
Y eso es muy importante para la sepia. Euprimia scolopes
es un cazador nocturno. Durante el día se entierra en la arena. Por la
noche abandona su escondite y caza pequeñas gambas. Pero con 3 cm de
tamaño, la sepia corre el peligro de ser el cazador cazado. Muchos
depredadores se colocan en el fondo y cuando observan alguna silueta
recortada en el cielo estrellado van a por ella. Pero la sepia tiene un
camuflaje infalible. La luz emitida por sus bacterias hace que se
parezca a una estrella más.
Cuando llega el día, la sepia vuelve al fondo arenoso a enterrarse. Pero antes de hacerlo expulsa el 95% de las bacterias de su interior. Se piensa que sería muy costoso para la sepia el mantenerlas vivas durante todo el tiempo que no está alimentándose. De esa forma, las bacterias vuelven a crecer en el interior del órgano, aunque también vuelve a recapturar algunas mientras respira el agua de mar. Y las bacterias que han sido liberadas pueden buscar una nueva sepia como hospedador.
Cuando llega el día, la sepia vuelve al fondo arenoso a enterrarse. Pero antes de hacerlo expulsa el 95% de las bacterias de su interior. Se piensa que sería muy costoso para la sepia el mantenerlas vivas durante todo el tiempo que no está alimentándose. De esa forma, las bacterias vuelven a crecer en el interior del órgano, aunque también vuelve a recapturar algunas mientras respira el agua de mar. Y las bacterias que han sido liberadas pueden buscar una nueva sepia como hospedador.
Euprymna scolopes enterrándose en la arena
(Fuente: Wikipedia)
La simbiosis mutualista entre Vibrio fischeri y Euprimia scolopes
no es obligada, pues cada uno de ellos puede vivir sin el otro. Pero
ciertamente es muy íntima y por eso es un buen modelo para estudiar el
establecimiento de una simbiosis entre un animal y una bacteria. La
relación entre ambas comienza desde muy temprano en la vida de la sepia.
Nada más nacer las sepias comienzan a interaccionar con todos los
microorganismos presentes en el agua de mar. Una de las cosas que hacen
es generar una sustancia mucosa alrededor de los poros que dan entrada
al órgano bioluminiscente. La síntesis de dicha mucosidad se ve
estimulada por el peptidoglicano, el componente esencial de las paredes
bacterianas. Ese moco es una primera barrera para las bacterias, pues
sólo las que estén flageladas como Vibrio pueden nadar dentro de él y
llegar al interior.
Hay
otras barreras que impiden que el interior de la sepia sea colonizada.
La sepia produce una peroxidasa que utiliza el peróxido de hidrógeno
para producir especies reactivas del oxígeno que acaben con las
bacterias. Vibrio fischeri evita ese ataque simplemente generando
una catalasa que destruye el peróxido de hidrógeno antes de que pueda
ser usado por la peroxidasa. Una vez que V, fischeri alcanza el interior del órgano bioluminiscente pierde la flagelación y se agrupa formando un biofilm.
Pues bien, según se cuenta en la revista New Scientist lo que se quiere saber es si la falta de gravedad puede alterar el establecimiento de la simbiosis entre la sepia y la bacteria. Para ello, en el Endeavour se han mandado unas sepias recién nacidas que no han estado en contacto con la bacteria y que serán incubadas con ellas durante 28 horas. Posteriormente las sepias con sus bacterias serán fijadas y se analizará que ha pasado. Se espera que los resultados puedan ayudar a entender o prever posibles problemas en otro tipo de simbiosis mucho más diversas y complejas: las de los seres humanos con su microbiota.
Pues bien, según se cuenta en la revista New Scientist lo que se quiere saber es si la falta de gravedad puede alterar el establecimiento de la simbiosis entre la sepia y la bacteria. Para ello, en el Endeavour se han mandado unas sepias recién nacidas que no han estado en contacto con la bacteria y que serán incubadas con ellas durante 28 horas. Posteriormente las sepias con sus bacterias serán fijadas y se analizará que ha pasado. Se espera que los resultados puedan ayudar a entender o prever posibles problemas en otro tipo de simbiosis mucho más diversas y complejas: las de los seres humanos con su microbiota.
(Fuente)
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