Radar protector para bacterias
Un radar químico permite a las bacterias detectar y matar depredadores
Las relaciones depredador-presa se dan prácticamente en todos los ecosistemas. Incluso los microorganismos de su mundo, invisible a simple vista, participan en estas interacciones cuando luchan por la supervivencia de su especie. Ahora se ha publicado en un estudio de la revista científica Cell cómo la bacteria Pseudomonas syringae utiliza un radar químico para detectar y matar amebas enemigas.
Investigar cómo se comunican los microorganismos mejora nuestra comprensión de las complejas interacciones ecológicas que conforman nuestro entorno, uno de los principales objetivos del Clúster de Excelencia "Equilibrio del Microverso". Un equipo de investigadores del Clúster del Instituto Leibniz de Investigación de Productos Naturales y Biología de las Infecciones - Instituto Hans Knöll (Leibniz-HKI) y la Universidad Friedrich Schiller de Jena ha estudiado la interacción entre amebas, bacterias y plantas. En el estudio también han participado investigadores de la Universidad de Bayreuth. Los resultados abren nuevas vías para el descubrimiento de productos naturales bioactivos.
Un patógeno vegetal persistente y un organismo unicelular con espíritu de equipo
La bacteria Pseudomonas syringae es un patógeno vegetal ubicuo y devastador. El patógeno penetra en la planta a través de aberturas naturales o heridas, la infecta y causa daños considerables en la agricultura. Las amebas son enemigos naturales de la bacteria. La ameba Polysphondylium pallidum, por ejemplo, es un organismo unicelular que se alimenta de bacterias. Sin embargo, si el alimento escasea, los organismos unicelulares se agregan para formar estructuras multicelulares que permiten la generación y dispersión de esporas. Aunque no interviene directamente en el proceso de infección de la planta, la ameba es un importante depredador que obliga a la bacteria a desarrollar mecanismos de defensa muy eficaces para sobrevivir en su presencia.
Una ameba se suicida
El equipo de investigación dirigido por Pierre Stallforth, catedrático de la Universidad de Jena y jefe de departamento del Leibniz-HKI, ha identificado ahora un mecanismo de defensa de Pseudomonas syringae desconocido hasta ahora. "Hemos podido demostrar cómo la bacteria utiliza un radar químico para reconocer y eliminar a las amebas hostiles. Curiosamente, las propias amebas desempeñan un papel crucial en su propia desaparición", afirma Shuaibing Zhang, primer autor del estudio. Pierre Stallforth añade: "Pseudomonas syringae produce siringafactinas. Se trata de compuestos químicos inofensivos para la ameba, que permiten a la bacteria desplazarse con mayor rapidez. Cuando la ameba se encuentra con esta molécula, el organismo modifica la estructura química de la siringafactina. A su vez, la bacteria posee una proteína sensor especial, el regulador de radar químico (CraR), que reconoce estas moléculas modificadas. Esto permite a la bacteria detectar la presencia de amebas, tras lo cual se activan los genes responsables de la producción de sustancias tóxicas, las pirofactinas. A su vez, las pirofactinas matan a las amebas y, curiosamente, son derivados de las siringafactinas modificadas".
El mecanismo de defensa ofrece oportunidades para el desarrollo de nuevos fármacos
La infectividad de la bacteria también está relacionada con el sistema de radar químico: P. syringae sólo puede infectar al berro, Arabidopsis thaliana, un organismo modelo vegetal muy común, en presencia de amebas si la bacteria tiene un "radar químico" activo y, por tanto, es capaz de defenderse del depredador.
El estudio aporta valiosas ideas sobre la compleja interacción entre microorganismos, protozoos y plantas superiores. También proporciona puntos de partida para el descubrimiento de nuevas sustancias naturales bioactivas que pueden ser útiles para el ser humano como fármacos o en el control de plagas.
Numerosas financiaciones han hecho posible este estudio pionero bajo la dirección del Leibniz-HKI, entre ellas la Fundación Werner Siemens, la Fundación Alemana de Investigación dentro del Cluster de Excelencia "Equilibrio del Microverso" y el Centro de Investigación Colaborativa ChemBioSys. Los estados de Hesse y Turingia también apoyaron el proyecto con financiación del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (EFRE).
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