Richard E. Lenski and Margaret A. Riley
Chemical weapons are recent acquisitions in humankind’s ever-growing arsenal of destruction. But bacteria and fungi have been practicing chemical warfare for a very long time. Among the numerous and structurally diverse antimicrobial agents that microbes produce are penicillin by the mold Penicillium notatum, many important antibiotics by streptomycetes, a wide range of bacteriocins by Escherichia coli and most other bacteria (including the food preservative, nisin, by Lactococcus lactis), and killer toxins by the yeast Saccharomyces cerevisiae.
Luisa Sandner
ReplyDeleteChemical warfare from an ecological perspective
R.E. Lenski y M.A. Riley
En este ensayo Lenski y Riley utilizan las ideas del artículo de Czárán, Hoekstra y Pagie (2002) para explicar la enorme biodiversidad de microorganismos (30 gr de suelo contienen 20,000 especies conocidas y 500,000 desconocidas!!!) a la luz de las interacciones basadas en las “guerras de armas químicas” al estilo del juego “piedra-papel-tijera” en un contexto espacial.
El modelo de interacciones estilo “piedra-papel-tijera” que proponen requiere de tres participantes: los microorganismos productores de toxinas (killers) los sensibles a las toxinas pero que son mejores competidores en ausencia de las toxinas (sensitive) y los resistentes que no pueden producir la toxinas (resistant). a) Las cepas “killer” le ganan a las sensibles, b) las sensibles le ganan a las resistentes por el costo a la resistencia y c) las resistentes le ganan la las “killers” porque estas acarrean el costo de la producción de la toxina y de su inmunidad. El modelo necesita también de un ambiente estructurado espacialmente (en una superficie de dos dimensiones) y de la posibilidad de que evolucionen hasta 14 diferentes sistemas de producción de toxinas, sensibilidad y resistencia junto con los procesos de mutaciones y recombinación que pueden alterar estos rasgos y sus interacciones. Las permutaciones de estos sistemas permiten la existencia de varios millones de diferentes cepas!
Czárán et al. hicieron simulaciones con los 14 diferentes sistemas y encontraron dos condiciones de “quasi-equilibrio”, el “congelado” y el de “hiperinmunidad”. El estado congelado se dará si el sistema comienza con todas las cepas sensibles a las toxinas. El estado de hiperinmunidad se alcanza si el sistema comienza con suficiente diversidad, con múltiples cepas killer y varios cepas resistentes. Ellos concluyen que el estado congelado corresponde a las comunidades multi-especies y el estado de hiperinmunidad corresponde a diferentes cepas dentro de una especie.
Concluyen que la “guerra “química” entre microorganismos podría promover la alta diversidad con base a la dinámica de matar y resistir y que este “juego” produce ciclos periódicos en los que las tres cepas pueden coexistir indefinidamente pero con fluctuaciones en sus abundancias.