Bacterias de distintas especies se alimentan entre si a través de nanotubos

Micrografia electrónica de Acinetobacter baylyi y Escherichia coli modificadas geneticamente. La bacteria intercambia alimento por “nanopuentes” © Universitätsklinikum Jena/Martin Westermann

¿Son las bacterias seres unicelulares o pueden comportarse como organismos multicelulares?

Las bacterias viven en comunidades y esas comunidades tienen varias especies. En estas comunidades se intercambian nutrientes y otros metabolitos. Hasta el reciente artículo, no estaba claro si las bacterias intercambiaban metabolitos liberándolos al ambiente o si ellas utilizaban algún tipo de “puente” para conectarse entre ellas. Científicos del grupo de Ecología Experimental y Evolución del Instituto Max Planck de Jena, Alemania han resuelto esta pregunta. Empleando la bacteria que vive en el suelo Acinetobacter baylyi y Escherichia coli, lo que hicieron fue eliminar genes del genoma de ambas especies, de esa manera generaron mutantes incapaces de sintetizar ciertos aminoácidos esenciales. El aminoácido que no era capaz de sintetizar Acinetobacter lo era E. coli y viceversa.
Cuando los científicos cultivaban estas dos especies juntas pudieron observar que se alimentaban la una a la otra compensando de esta manera sus deficiencias. Sin embargo, si las dos especies de bacterias crecían en el mismo tubo pero separadas por una membrana que dejaba pasar aminoácidos y nutrientes pero no a las bacterias, de esta forma se evita que haya “puentes” entre ellas, en ese caso las bacterias no eran capaces de crecer.

En "No me chilles que no te veo" un sordo que no oyó y un ciego que no lo vió, colaboran para resolver un asesinato que los incrimina. En el experimento realizado son dos bacterias, una incapaz de sintetizar un aminoácido esencial y otra incapaz de sintetizar otro aminoácido distinto también esencial colaboran para proporcionarse mutuamente lo que les falta.

Al observar estos co-cultivos bajo microscopio electrónico se pueden ver unas estructuras formadas entre las dos especies de bacterias. Estas estructuras son nanotubos que permiten el intercambio de nutrientes entre los dos tipos de células. E. coli es la especie bacteriana capaz de formar estos nanotubos y conectarse con Acinetobacter baylyi o con otras E. colis.
Algo curioso es que si los científicos suplementan el medio de cultivo con el aminoácido que falta en ese caso no se forman los nanotúbos. Es decir, formar nanotubos es costoso energéticamente y si no hacen falta la bacteria no los produce.
Hasta aquí es lo que nos cuentan los resultados del artículo. En la parte de “Discusión” los autores especulan sobre si la división de trabajo puede ser una ventaja para las comunidades bacterianas: de ese modo los recursos pueden ser optimizados y mejorar el crecimiento y la eficiencia. Otra hipótesis es que ciertos tipos de bacterias puedan usar estos nanotubos como “pajitas” para “chupar” nutrientes de otras células, como una especie de parasitismo o de vampirismo. Todavía está por determinar si algunas especies bacterianas pueden actuar como vampiros o de si estas bacterias pueden elegir a que células atacar. También puede ser posible que las bacterias atacadas de esta forma puedan utilizar el tubo para devolver sustancias peligrosas para la bacteria vampírica. Parece ser que todas estas interacciones mutualistas entre especies distintas empiezan por una relación parasítica que evoluciona a relación simbiótica, como sugieren los últimos estudios que explican como las mitocondrias evolucionaron de un ladrón de energía a central energética de la célula.

Existen casos de bacterias vampíricas como es el caso de Bdellovibrius

Estos resultados serán muy citados en el futuro. Hoy en día hay un boom de biología sintética. Se modifican bacterias para realizar delicadas reacciones bioquímicas en el medio ambiente. La manera que tienen los científicos para evitar que estas bacterias se descontrolen es convertirlas en auxótrofas, es decir, incapaces de sintetizar aminoácidos al igual que las dos bacterias del experimento de hoy. Este estudio ha demostrado que las bacterias pueden colaborar para paliar sus deficiencias. Esto nos hace pensar que la "auxotrofía" no es una garantía suficiente para liberar bacterias genéticamente modificadas al medio ambiente. Lo más probable es que no pase nada, pero habiendo mecanismos de mutualistas de ayuda se deberían de revisar los protocolos de seguridad.

Referencia:

Boletín del Max Plank (en inglés)

Artículo original en Nature Communications