Susse Kirkelund Hansen, Paul B. Rainey, Janus A. J. Haagensen & Søren Molin
Biofilms are spatially structured communities of microbes whose function is dependent on a complex web of symbiotic interactions. Localized interactions within these assemblages are predicted to affect the coexistence of the component species, community structure6 and function, but there have been few explicit empirical analyses of the evolution of interactions. Here we show, with the use of a two-species community, that selection in a spatially structured environment leads to the evolution of an exploitative interaction. Simple mutations in the genome of one species caused it to adapt to the presence of the other, forming an intimate and specialized association. The derived community was more stable and more productive than the ancestral community. Our results show that evolution in a spatially structured environment can stabilize interactions between species, provoke marked changes in their symbiotic nature and affect community function.
Luisa Sandner
ReplyDeleteEvolution of species interactions in a biofilm community
Hansen, Rainey, Haagensen y Molin
En este ensayo los autores, con un experimento sencillo, demuestran que una sola mutación en el genoma de una de las dos especies que coexisten es capaz de hacer que se adapte a la presencia de la otra especie formando una relación especializada e íntima.
La mayoría de los microorganismos viven en comunidades muy estructuradas llamadas biofilms, los cuales constan de cientos de especies metabólicamente diferentes. Sin embargo las leyes que gobiernan estos biofilms no han sido bien exploradas. Los autores usan dos especies no relacionadas (Acinetobacter y P. putida) para explorar experimentalmente como la estructura espacial permite que dos especies interactúen modificando así las funciones de la comunidad. La pregunta es: qué tanto una especie cuando es rara puede invadir a la otra? El experimento lo diseñaron usando dos ambientes, uno espacialmente no estructurado (quimióstato) y otro estructurado (un vidrio en una cámara de flujo de biofilms), todo esto en concentraciones variables de una fuente de carbono (benzyl alcohol).
Resultados
Acinetobacter aumentó su biomasa con cualquier concentración de b-a en el quimióstato, mientras que P. putida solo pudo coexistir con Acinetobacter con altas concentraciones de b-a. Cuando se co-cultivaron el la superficie del vidrio, pudieron convivir a bajas concentraciones de b-a. La primera conclusión es que la estructura espacial maximiza la utilización de recursos. “4 horas después se examinó el biofilm al microscopio y vieron que había un patrón de exclusión mutua. Pero después de 5 días la asociación cambió viéndose a P. putida íntimamente asociada a Acinetobacter y en los siguientes 5 días cubriendo completamente a Acinetobacter. Para determinar la causa de este cambio, se sembraron y aislaron colonias de P. putida y se encontró un nuevo fenotipo de forma rugosa, que además era heredable. Para saber si este cambio era una adaptación al ambiente y/o a la interacción con Acinetobacter , se volvió a hacer el experimento pero sin Acinetobacter, el resultado es que no se encontraron células rugosas. También hicieron ensayos de fitness y encontraron que la rugosa tenía mayor fitness que la cepa silvestre.
Los autores determinaron que una mutación en el gen wapH ( biosíntesis del lipopolisacárido LPS) de P. putida era la responsable de la interacción simbiótica entre ambas especies. La base de esta interacción es compleja, no solo depende del Acinobacter que produce el benzoato, sino que también de la competencia por el oxígeno. Aparentemente esta mutación hace que cuando hay baja de oxígeno las cepas de P. putida no se despeguen de Acinetobacter y se produzca esta asociación íntima.
Alan Heres Rojas
ReplyDeleteLos biofilms son ecosistemas microbianos espacialmente estructurados cuya función es dependiente de las complejas redes de interacción simbióticas. Dichas interacciones dentro del ensamblaje del biofilm estan dadas por la coexistencia de las diferentes especies que lo componen. Sin embargo se sabe poco de la evolución de estas interacciones, es decir, de aquellos procesos que determinan los tipos de interacciones dentro de la estructura de la comunidad del biofilm.
En este artículo se evalúa la evolución de la interacción en una comunidad compuesta por dos especies, en la cual se observó que la evolución de la interacción deriva en una relación de tipo explotación por parte de uno de los miembros de la comunidad.
Para ello se utilizaron dos especies de microorganismos del suelo (sin relación aparente en la naturaleza), Acinetobacter sp. y Pseudomonas putida. Para el análisis se crecieron en un ambiente estructurado y no estructurado con alcohol bencílico como única fuente de carbono. Se observó que P. putida es dependiente de la presencia de Acinetobacter, dado que Acinetobacter es capaz de metabolizar el alcohol bencílico y generar subproductos metabólicos (benzoatos) los cuales pueden ser aprovechados por P. putida. Para favorecer la interacción se hiso un mutación sencilla causando la adaptación a la presencia de uno de los miembros. Esta relación entre estas dos especies es parecida a un hospedero y su comensal y esta es dependiente de la frecuencia. Se observó que la interacción en un ambiente estructurado es más favorable para la relación entre ambas especies, promoviendo la naturaleza simbiótica y la función dentro de la comunidad.
A pesar de la interpretación creo yo un tanto exagerada de los autores, respecto a la relación de explotación de uno de los miembros de la comunidad, este artículo es muy bonito ya que dado ciertas condiciones las relaciones entre los miembros de la comunidad pueden ser favorecidas hacia relaciones mutualistas o de cooperación y no solo de competencia lo cual me hace pensar que las relaciones mutualistas o cooperativistas son el resultado de un complejo estado de organización en la comunidad y que la competencia es el resultado de la poca organización al menos en los sistemas micronianos.
Brenda Toledo Rojas
ReplyDeleteLos biofilms son comunidades estructuradas de bacterias, en las cuales su función es dependiente de una trama compleja de interacciones simbióticas. La formación de estos biofilms es entendida como una estrategia de sobrevivencia en diferentes ambientes con cierto estrés ambiental, además este trabajo es un claro ejemplo que las interacciones pueden ser muy dinámicas en el tiempo.
En este trabajo los autores usaron una comunidad bacteriana compuesta por Acinetobacter sp. y Pseudomonas putida, las cuales son habitantes del suelo. Cuando estas bacterias son propagadas en un medio con alcohol bencilo como fuente de carbono, la persistencia de P. putida es dependiente de la presencia de Acinetobacter ya que esta última descompone el alchol bencilo en benzoato y es así como puede ser metabolizado por P. putida como fuente de carbono.
La estructura en el biofilm de estas dos bacterias mostró en un principio una asociación de exclusión competitiva, en la cual se observó como Acinetobacter fue más abundante que P. putida. Sin embargo después de 5 días, la asociación cambió: Acinetobacter tuvo un contacto más fuerte con P. putida y las dos crecieron en abundancia. Los autores decidieron estimar las causas en este cambio y cultivaron de manera independiente a las dos especies de bacterias. Se percataron que P. putida ya era fenotípicamente diferente a su tipo ancestral, provocando que en vez de existir exlusión competitiva, pudiera existir una coexistencia.
La coexistencia fue posible debido a la especialización de los genotipos de su nicho ecológico. La variante de P. putida pudo tener una respuesta adaptativa a su ambiente físico modulado por un cambio en el flujo de la cámara de cultivo, ó por el cambio en la concentración de carbono modulado por Acinetobacter. Se realizaron experimentos de cultivo en los cuales observaron que P. putida no crecía en las magnitudes que lo hacía en presencia de Acinetobacter y tampoco se observaron las variantes de P. putida que se observaron cuando las dos especies interactuaron. A pesar de que cuando crecen las dos especies bacterianas, el oxígeno se ve limitado, algo existe en la fisiología de P. putida solamente en presencia de Acinetobacter que le permite sobrevivir en condiciones bajas de oxígeno. Este trabajo demuestra que importantes son las interacciones bacterianas en el ambiente, ya que pueden alterar la estructura y densidad de las comunidades. Las interacciones a todos los niveles biológicos son importantes para estudiar y entender a la comunidad.