Bacterial-Fungal Interactions: Hyphens between Agricultural, Clinical,Environmental, and Food Microbiologists P. Frey-Klett, P. Burlinson, A. Deveau, M. Barret, M. Tarkka, and A. Sarniguet
Bacterial-Fungal Interactions: Hyphens between Agricultural, Clinical, Environmental and Food Microbiologists Frey-Klett et al.
Estudios han revelado que los hongos y las bacterias forman consorcios física y metabólicamente interdependientes, cuyas propiedades son diferentes de las de cada organismo por separado. En esta revisión los autores proponen integrar los avances en las investigaciones de diferentes campos (agricultura, ecología y protección ambiental, biotecnología, procesos de alimentos, medicina, odontología, patogénesis etc.) en relación a las interacciones bacteria-hongo.
Interacciones entre hongos y bacterias
a) Asociación física: planctónica (laxa), biofilms mixtos e intrahifal (simbiosis, relación más íntima) b) Comunicación molecular: antibiosis, interacciones con moléculas de señalización, cambios en el ambiente físico-químico (pH), quemotaxis y contactos físicos, interacciones tróficas (competencia por nutrientes), conversión metabólica (en la maduración de quesos), interacciones vía transferencia de genes y proteínas (transformación). c) Consecuencias de la interacción en los organismos participantes: efectos sobre el desarrollo y patogenicidad de los hongos, efectos sobre la fisiología de bacterias y hongos, efectos en la supervivencia, dispersión y colonización de ambos, efectos en los procesos evolutivos de ambos (adquisición de genes, cambios heredables). d) Impacto de la interacción bacteria-hongo en otros organismos y en el ambiente: efectos sobre suelo y plantas (rizósfera, filósfera, mineralósfera, espermósfera y detritósfera), efectos sobre humanos y otros animales (piel, boca, tracto digestivo, pulmones, tracto reproductivo, heridas y aparatos médicos), efectos en la salud y enfermedad del hospedero de estos consorcios, efectos en los ciclos biogeoquímicos (sobre los ecosistemas acuáticos y terrestres). e) Aplicaciones de las interacciones bacteria-hongo: en la fermentación de vinos y soya, manufactura de cervezas, maduración de quesos, pero también contribuyen a que la comida se descomponga y no sea comestible. En la bio-remediación de suelos contaminados, en terapia de antimicrobianos, en la elaboración de pro-bióticos y en el bio-control de enfermedades de plantas.
La investigación microbiológica clásica (estudio de los microorganismos en cultivos axénicos) ha sido separada históricamente en dos campos de investigación. Uno de estos campos de investigación corresponde a los bacteriólogos (entendiéndose por el estudio tanto de bacterias como de arqueas) y el otro corresponde a los micólogos (es decir, el estudio del reino de los hongos y afines). A pesar del amplio conocimiento que se tiene de estas dos áreas de investigación y los recientes avances en el conocimiento de ambos grupos tanto de aspectos evolutivos como ecológicos, mediante el empleo de herramientas moleculares y bioinformáticas, se ha dejado de lado el hecho de que en la naturaleza los hongos como las bacterias coexisten en interacciones dinámicas complejas. Afortunadamente, investigaciones recientes en el área de las interacciones entre bacterias y hongos se ha desarrollado amplia y profundamente, por ejemplo, hay estudios que revelan la existencia de consorcios interdependientes metabólica y físicamente de bacterias y hongos, estos consorcios muestran propiedades distintas a sus componentes individuales. Dichas interacciones tienen gran relevancia en distintas áreas de estudio, por ejemplo, en la ecología y evolución de las interacciones entre bacterias y hongos; como el desarrollo de conductas “sociales” entre ellas el cooperativismo y el mutualismo o interacciones como el sinergismo, el antagonismo y el comensalismo. Otros campos de interés incluyen la agricultura, por ejemplo, el desarrollo de estrategias de producción agrícola más racionales donde se tenga un amplio conocimiento de la producción y ciclaje de nutrientes, la liberación y aprovechamiento de nutrientes y cosas más particulares como los factores de promoción del crecimiento para las plantas liberados por los complejos consorcios entre bacterias y hongos asociados a la rizosfera de las plantas. Por otro lado, también es posible el desarrollo de estrategias de reforestación, de protección ambiental, de procesamiento para alimentos, y ampliar los conocimientos en las áreas médicas y tecnológicas (por ejemplo, la biotecnología). Un factor importante a considerar es la necesidad de desarrollar enfoques de investigación en los cuales se contemplen contextos más amplios, es decir, investigaciones que traten ampliar la importancia de las interacciones entre todos los jugadores del juego de la vida, entendiendo que la naturaleza es una estructura compleja y dinámica la cual no podemos entender por separado o de forma individual, sin duda, en un principio hay que entender a la naturaleza en sus partes pero ahora tenemos la necesidad y la capacidad para empezar a formar el rompecabezas con más piezas.
Bacterial-Fungal interactions El estudio de los organismos aislados, nos da una visión irreal de los fenómenos que ocurren en un ambiente natural. Y nos quedamos con la idea de que cada organismo tiene una función determinada en un ecosistema, pero al momento de analizar todo el ecosistema, no tenemos las mismas funciones que analizando a cada organismo por separado. En cambio, al estudiar las interacciones entre diferentes organismos, se observa que estas asociaciones dan una función nueva, que se consiguió gracias a esta interacción. Un ejemplo de ello son las interacciones entre bacterias y hongos (BFIs), que debido a su variabilidad tienen la posibilidad de llevar a cabo funciones muy diversas y por lo tanto pueden colonizar gran cantidad de ambientes, por lo que cobran importancia en diferentes campos como la agricultura, la protección al ambiente, el procesamiento de la comida, biotecnología y medicina. Para iniciar una interacción hongo-bacteria las células deben estar en un estado de desarrollo y fisiológico adecuados. Y el resultado de esta interacción puede ser ya sea de cooperación o antagonismo por cualquiera de los miembros involucrados. Sin embargo esta interacción se ve afectada en el tiempo por factores como el desarrollo de las células y el estado fisiológico de las mismas, y puede cambiar de ser cooperadora a ser antogónica o viceversa. La comunicación molecular entre hongo-bacteria puede darse por diversos mecanismos, como antibiosis con la guerra química, que ha permitido el desarrollo de antibióticos; señalización por metabolitos, que estimulan o inhiben el crecimiento de los hongos o inducen la formación de biofilm y movilidad; por modulación del ambiente físicoquímico, al cambiar el pH se promueve o se inhibe el crecimiento de ciertos organismos, o se induce o apaga la síntesis de metabolitos secundarios; por quimiotaxis, usando como señal el ácido fusárico, y por contacto celular, que se da por poliscáridos o lipopolisacáridos; a nivel trófico, donde la competencia por nutrientes puede ser utilizado como un mecanismo de control contra patógenos, o donde los hongos y las bacterias pueden beneficiarse de los compuestos producidos por el otro; por metabolismo cooperativo, en el que gracias al intercambio de metabolitos se puede producir o degradar una molécula que ninguno de los dos podría producir solo; por transferencia de genes. Cualquier tipo de estas interacciones tiene consecuencias para los organismos que forman esta asociación. Las bacterias pueden estimular la germinación de las esporas, al grado de que si no están presentes este proceso se bloquea; pueden volver a los hongos patógenos o reducir su expansión. Los hongos son capaces de conferir a las bacterias ventajas fisiológicas como resistencia a antibióticos, estrés y altera la expresión de genes de virulencia. Con esta asociación las bacterias y hongos pueden promover la viabilidad del otro, bajo condiciones desfavorables del suelo. Los hongos pueden ser utilizados como vectores que transportan a la bacteria a nuevos nichos que de otra manera serían inaccesibles. Además, estas asociaciones afectan otros organismos y el ambiente, por ejemplo suministran nutrientes a las plantas. Pueden funcionar como técnicas de biocontrol de patógenos en plantas debido a un efecto antagónico, en el caso de humanos algunas bacterias pueden inhibir el crecimiento de hongos patógenos, mientras que otras lo inducen. Observamos su acción en la herencia cultural, pues la van desgastando con el paso del tiempo, así como en la ferementación y producción de cerveza, donde la calidad del producto depende incluso de los tiempos de incubación de los organismos. De igual manera participan en la biodegradación de hidrocarbonos aromáticos policíclicos. Conocer cómo se da la dinámica de las interacciones y encontrar los puntos de equilibrio de este tipo de sistemas nos puede permitir hacer ingeniería de poblaciones, lo cual nos permitiría hacer modificaciones de acuerdo a las necesidades del ecosistema pero manteniendo la homeostasis del mismo.
En el artículo publicado por Lundberg se reporta la onbtención de un conjunto de metagenomas en el ambiente de la raíz de cultivos de la planta modelo Arabidopsis thaliana. En el artículo llama la atención el diseño experimental, ya que los autores no sólo se limitan a obtener metagenomas en las condiciones que uno podría pensar suficientes ¬esto es el metagenoma de la rizosfera y del sustrato como control¬ sino que obtienen estas dos condiciones para dos sustratos distintos y además en dos etapas distintas de madurez de las plantas. No conformes con esto, obtienen el metagenoma de la rizosfera y del compartimiento endofítico. Por otra parte, su análisis bioinformático está diseñado para eliminar falsos positivos del muestreo y obtener un acercamiento que represente adecuadamente los taxa realmente encontrados en la rizosfera y el compartimento endofítico. Este diseño experimetal permitió encontrar que existe un microbioma común en ambos sutratos, tanto para la rizosfera como para el compartimento endofítico. Así como resolver diferencias entre el microbioma de la rizosfera y el compartimento. Encuentran determinados phylla enrriquecidos en el compartimento, mientras que otros más se encuentran disminuidos. Si bien el estudio se límita sólo a realizar un análisis bioinformático, la información obtenida es de gran relevancia en la ecología de interacciones planta-bacteria, ya que está demostrando una selección activa de parte de la raíz y del compartimento endofítico hacia las bacterias que conformarán su microbioma, y no sólo esto, sino que el microbioma es constante en distintas clonas de Arabidopsis y bajo distintas condiciones de crecimiento. No obstante sería sumamente interesante e importante, realizar un análisis sobre la relevancia biológica que tienen los distintos microbiomas. En otras palabras, a partir de las abundancias obtenidas de ciertos taxa específicos, y de las funciones que cada uno de ellos desempeña, tratar de inferir el papel fisiológico que están realizando en el microecosistema de la raíz de Arabidopsis. La información obtenida en el artículo puede dar pie a experimentos en los que se modifique la abundancia relativa de uno u otro taxa en busca de comprender la relevancia que éste tiene para la comunidad y para la interacción con la planta y con las otras bacterias.
Bacterial-Fungal Interactions: Hyphens between Agricultural, Clinical, Environmental, and Food Microbiologists.
Los hongos y las bacterias a pesar de su separación en el estudio no son organismos individuales con procesos aislados, ellos coexisten e interactúan en el ambiente, interviniendo en diferentes procesos, algunos de importancia para el hombre. El escaso entendimiento en cómo se realizan estas interacciones se debe principalmente al hecho histórico de que siempre ha existido una separación entre bacteriólogos y microbiólogos que ha impedido realizar investigación inclusiva que brinde resultados desde ambos puntos de vista. Así, el artículo tiene como objetivo resaltar la relevancia práctica de estudiar los hongos y las bacterias de manera conjunta, pasando por ejemplos desde las interacciones más básicas hongo-bacteria, hasta las aplicaciones biotecnológicas desde un punto más antropocentrista.
En cuanto a interacciones Bacteria-Hongo, enlistan: antagonismo, cooperación, sinergismo, comensalismo y simbiosis, las cuales pueden ser físicas o moleculares; en cuanto a las físicas están asociaciones planctónicas, formación de biofilms y colonización de hifas, este tipo de interacciones tiene gran influencia en procesos ambientales y agroecológicos por lo cual su mantenimiento resulta importante, gracias al avance en técnicas de secuenciación, actualmente se pueden resolver cuestiones como qué organismos conforman a la comunidad, lo cual es importante en cuestiones de conservación.
Mencionan también interacciones relacionadas con la ecología y protección al ambiente, estas incluyen el reciclaje de nutrientes, proceso clave en los ciclos biogeoquímicos de diversos elementos que brindan función y estabilidad en los ecosistemas de suelos, también procesos de erosión de nutrientes y la descomposición de materia orgánica que brinda nutrientes a las plantas entre otros organismos. Además, las interacciones entre estos dos organismos pueden usarse también en procesos de biorremediación, como la limpieza de aguas residuales o la restauracón de cuerpos de agua con altos grados de contaminación. Intervienen además en la nutrición de plantas y animales, en las primeras, en procesos bastante conocidos de nutrición, como fijación de N por parte de rizobios en la raíz, así como la nodulación en las mismas. Pueden llegar a alterar la patogenicidad y brindar resistencia a antibióticos, ayudando a la planta en cuestiones de competencia y colonización.
En cuanto a interacciones con animales; son importantes promotores de crecimiento, y representan una gran fuente de nutrición en rumiantes, en los cuales permiten la liberación de nutrientes y llevan a cabo procesos de fermentación indispensables para la digestión en estos animales, que a su vez forman parte importante de la dieta del ser humano. Aunado a esto, las BFIs son importantes en el estudio de la biotecnología, ya que gracias a su estudio se han logrado entender procesos de fermentación y producción de metabolitos secundarios, que son útiles en la industria alimenticia, así como experimentación en transformaciones químicas y biología sintética.
La ecología de interacciones microbianas es poco estudiada, dada la complejidad metodológica y de interpretación con la que se enfrentan los investigadores al intentar comprenderla. La mayoría de los análisis hoy en día son abordados con genómica a gran escala y casi el total de éstos son interacciones procarionte-procarionte. Es evidente el sesgo que se tiene en el estudio de interacciones microbianas hacia las bacterias, son muy pocos los trabajos en los que se estudian interacciones entre arqueas, protozooarios u otros microorganismos. La revisión realizada por Frey-Klett pretende citar varios ejemplos encontrados en la literatura científica sobre las interacciones de los hongos con bacterias.Los autores en primer lugar clasifican las interaccciones encontradas en hongos, establecen cinco tipos: antagónicas, cooperativas, sinergísticas, comensales y simbióticas. También hacen un breve resumen, sin entrar a detalles, de los tipos de asociaciones encontradas entre hongos y baceterias y de las distintas formas de comunicación molecular que se pueden encontrar. Se conocen varios ejemplos de interacciones negativas por la excreción de antibióticos de parte de los hongos, tal es el afamado caso de los Penicilium, conocido por ser el salvavidas de la medicina moderna. Pero este no es el único ejemplo de moléculas secretadas que permitan a los hongos interaccionar con las bacterias, el artículo menciona a Candia albicans, patógeno facultativo del ser humano, este hongo se ha encontrado en biopelículas bacterianas donde esta interacción confiere una ventaja adaptiva a al comunidad microbiana. Esta ventaja pudiera ser explicada por la secreción de metabolitos como el farnesol que parecen regular la expresión de genes de virulencia en bacterias como Pseudomonas aeruginosa. Y en el sentido opuesto, los peptidoglicanos bacterianos inducen el crecimiento de hifas en Candida albicans. Otros tipos de interacciones, más cercanas quizá, se dan entre bacterias fijadoras de nitrógeno y micorrizas, donde las bacterias son endosimbiontes del hongo y hay reportes que indican un intercambio bidireccional de moléculas señalizadoras entre ambos seres vivos. Otro ejemplo muy claro es el de los hongos patógenos de plantas del género Rhizopus, este hongo requiere de una toxina para poder colonizar los germinados de arroz, impresionantemente se reportó que la toxina, vital para el hongo, no es podrucida por el hongo en sí, sino por una bacteria endosimbionte del género Burkholderia. Existen también interacciones de parasitismo de parte de las bacterias hacia los hongos, entre estas se encuentran las múltiples especies de Pseudomonas que colonizan los cuerpos fructíferos de Agaricus bisporus. Como éstos, la revisión de Frey-Klett menciona superficialmente una gran cantidad de ejemplos de interacciones hongo-bacteria. Por desgracia los autores no hacen hincapíe en la biología de estas interacciones y mucho menos en la importancia ecológica que pueden representar. No obstante dejan claro que las interacciones de hongos con otros organismos no son nada extrañas; más bien sería factible pensar que no se han encontrado en abundancia porque simplemente no se han buscado. Pensando en los ejemplos que conocemos de la literatura es notable que los hongos tienn interacciones no sólo con procariontes sino con plantas y hasta animales al mismo tiempo, evidentemente estas interacciones serían sumamente difíciles de estudiar en el laboratorio e incluso en el campo, sin embargo uno puede pensar que los hongos quizá representen un puente para las interacciones entre varios organismos y ésto podría ameritar completamente el estudio de sus complejas interacciones.
Luisa Sandner
ReplyDeleteBacterial-Fungal Interactions: Hyphens between Agricultural, Clinical, Environmental and Food Microbiologists
Frey-Klett et al.
Estudios han revelado que los hongos y las bacterias forman consorcios física y metabólicamente interdependientes, cuyas propiedades son diferentes de las de cada organismo por separado.
En esta revisión los autores proponen integrar los avances en las investigaciones de diferentes campos (agricultura, ecología y protección ambiental, biotecnología, procesos de alimentos, medicina, odontología, patogénesis etc.) en relación a las interacciones bacteria-hongo.
Interacciones entre hongos y bacterias
a) Asociación física: planctónica (laxa), biofilms mixtos e intrahifal (simbiosis, relación más íntima)
b) Comunicación molecular: antibiosis, interacciones con moléculas de señalización, cambios en el ambiente físico-químico (pH), quemotaxis y contactos físicos, interacciones tróficas (competencia por nutrientes), conversión metabólica (en la maduración de quesos), interacciones vía transferencia de genes y proteínas (transformación).
c) Consecuencias de la interacción en los organismos participantes: efectos sobre el desarrollo y patogenicidad de los hongos, efectos sobre la fisiología de bacterias y hongos, efectos en la supervivencia, dispersión y colonización de ambos, efectos en los procesos evolutivos de ambos (adquisición de genes, cambios heredables).
d) Impacto de la interacción bacteria-hongo en otros organismos y en el ambiente: efectos sobre suelo y plantas (rizósfera, filósfera, mineralósfera, espermósfera y detritósfera), efectos sobre humanos y otros animales (piel, boca, tracto digestivo, pulmones, tracto reproductivo, heridas y aparatos médicos), efectos en la salud y enfermedad del hospedero de estos consorcios, efectos en los ciclos biogeoquímicos (sobre los ecosistemas acuáticos y terrestres).
e) Aplicaciones de las interacciones bacteria-hongo: en la fermentación de vinos y soya, manufactura de cervezas, maduración de quesos, pero también contribuyen a que la comida se descomponga y no sea comestible. En la bio-remediación de suelos contaminados, en terapia de antimicrobianos, en la elaboración de pro-bióticos y en el bio-control de enfermedades de plantas.
Alan Heres
ReplyDeleteLa investigación microbiológica clásica (estudio de los microorganismos en cultivos axénicos) ha sido separada históricamente en dos campos de investigación. Uno de estos campos de investigación corresponde a los bacteriólogos (entendiéndose por el estudio tanto de bacterias como de arqueas) y el otro corresponde a los micólogos (es decir, el estudio del reino de los hongos y afines).
A pesar del amplio conocimiento que se tiene de estas dos áreas de investigación y los recientes avances en el conocimiento de ambos grupos tanto de aspectos evolutivos como ecológicos, mediante el empleo de herramientas moleculares y bioinformáticas, se ha dejado de lado el hecho de que en la naturaleza los hongos como las bacterias coexisten en interacciones dinámicas complejas.
Afortunadamente, investigaciones recientes en el área de las interacciones entre bacterias y hongos se ha desarrollado amplia y profundamente, por ejemplo, hay estudios que revelan la existencia de consorcios interdependientes metabólica y físicamente de bacterias y hongos, estos consorcios muestran propiedades distintas a sus componentes individuales.
Dichas interacciones tienen gran relevancia en distintas áreas de estudio, por ejemplo, en la ecología y evolución de las interacciones entre bacterias y hongos; como el desarrollo de conductas “sociales” entre ellas el cooperativismo y el mutualismo o interacciones como el sinergismo, el antagonismo y el comensalismo.
Otros campos de interés incluyen la agricultura, por ejemplo, el desarrollo de estrategias de producción agrícola más racionales donde se tenga un amplio conocimiento de la producción y ciclaje de nutrientes, la liberación y aprovechamiento de nutrientes y cosas más particulares como los factores de promoción del crecimiento para las plantas liberados por los complejos consorcios entre bacterias y hongos asociados a la rizosfera de las plantas. Por otro lado, también es posible el desarrollo de estrategias de reforestación, de protección ambiental, de procesamiento para alimentos, y ampliar los conocimientos en las áreas médicas y tecnológicas (por ejemplo, la biotecnología).
Un factor importante a considerar es la necesidad de desarrollar enfoques de investigación en los cuales se contemplen contextos más amplios, es decir, investigaciones que traten ampliar la importancia de las interacciones entre todos los jugadores del juego de la vida, entendiendo que la naturaleza es una estructura compleja y dinámica la cual no podemos entender por separado o de forma individual, sin duda, en un principio hay que entender a la naturaleza en sus partes pero ahora tenemos la necesidad y la capacidad para empezar a formar el rompecabezas con más piezas.
Bacterial-Fungal interactions
ReplyDeleteEl estudio de los organismos aislados, nos da una visión irreal de los fenómenos que ocurren en un ambiente natural. Y nos quedamos con la idea de que cada organismo tiene una función determinada en un ecosistema, pero al momento de analizar todo el ecosistema, no tenemos las mismas funciones que analizando a cada organismo por separado. En cambio, al estudiar las interacciones entre diferentes organismos, se observa que estas asociaciones dan una función nueva, que se consiguió gracias a esta interacción.
Un ejemplo de ello son las interacciones entre bacterias y hongos (BFIs), que debido a su variabilidad tienen la posibilidad de llevar a cabo funciones muy diversas y por lo tanto pueden colonizar gran cantidad de ambientes, por lo que cobran importancia en diferentes campos como la agricultura, la protección al ambiente, el procesamiento de la comida, biotecnología y medicina.
Para iniciar una interacción hongo-bacteria las células deben estar en un estado de desarrollo y fisiológico adecuados. Y el resultado de esta interacción puede ser ya sea de cooperación o antagonismo por cualquiera de los miembros involucrados. Sin embargo esta interacción se ve afectada en el tiempo por factores como el desarrollo de las células y el estado fisiológico de las mismas, y puede cambiar de ser cooperadora a ser antogónica o viceversa.
La comunicación molecular entre hongo-bacteria puede darse por diversos mecanismos, como antibiosis con la guerra química, que ha permitido el desarrollo de antibióticos; señalización por metabolitos, que estimulan o inhiben el crecimiento de los hongos o inducen la formación de biofilm y movilidad; por modulación del ambiente físicoquímico, al cambiar el pH se promueve o se inhibe el crecimiento de ciertos organismos, o se induce o apaga la síntesis de metabolitos secundarios; por quimiotaxis, usando como señal el ácido fusárico, y por contacto celular, que se da por poliscáridos o lipopolisacáridos; a nivel trófico, donde la competencia por nutrientes puede ser utilizado como un mecanismo de control contra patógenos, o donde los hongos y las bacterias pueden beneficiarse de los compuestos producidos por el otro; por metabolismo cooperativo, en el que gracias al intercambio de metabolitos se puede producir o degradar una molécula que ninguno de los dos podría producir solo; por transferencia de genes.
Cualquier tipo de estas interacciones tiene consecuencias para los organismos que forman esta asociación. Las bacterias pueden estimular la germinación de las esporas, al grado de que si no están presentes este proceso se bloquea; pueden volver a los hongos patógenos o reducir su expansión. Los hongos son capaces de conferir a las bacterias ventajas fisiológicas como resistencia a antibióticos, estrés y altera la expresión de genes de virulencia. Con esta asociación las bacterias y hongos pueden promover la viabilidad del otro, bajo condiciones desfavorables del suelo. Los hongos pueden ser utilizados como vectores que transportan a la bacteria a nuevos nichos que de otra manera serían inaccesibles.
Además, estas asociaciones afectan otros organismos y el ambiente, por ejemplo suministran nutrientes a las plantas. Pueden funcionar como técnicas de biocontrol de patógenos en plantas debido a un efecto antagónico, en el caso de humanos algunas bacterias pueden inhibir el crecimiento de hongos patógenos, mientras que otras lo inducen. Observamos su acción en la herencia cultural, pues la van desgastando con el paso del tiempo, así como en la ferementación y producción de cerveza, donde la calidad del producto depende incluso de los tiempos de incubación de los organismos. De igual manera participan en la biodegradación de hidrocarbonos aromáticos policíclicos.
Conocer cómo se da la dinámica de las interacciones y encontrar los puntos de equilibrio de este tipo de sistemas nos puede permitir hacer ingeniería de poblaciones, lo cual nos permitiría hacer modificaciones de acuerdo a las necesidades del ecosistema pero manteniendo la homeostasis del mismo.
En el artículo publicado por Lundberg se reporta la onbtención de un conjunto de metagenomas en el ambiente de la raíz de cultivos de la planta modelo Arabidopsis thaliana. En el artículo llama la atención el diseño experimental, ya que los autores no sólo se limitan a obtener metagenomas en las condiciones que uno podría pensar suficientes ¬esto es el metagenoma de la rizosfera y del sustrato como control¬ sino que obtienen estas dos condiciones para dos sustratos distintos y además en dos etapas distintas de madurez de las plantas. No conformes con esto, obtienen el metagenoma de la rizosfera y del compartimiento endofítico. Por otra parte, su análisis bioinformático está diseñado para eliminar falsos positivos del muestreo y obtener un acercamiento que represente adecuadamente los taxa realmente encontrados en la rizosfera y el compartimento endofítico.
ReplyDeleteEste diseño experimetal permitió encontrar que existe un microbioma común en ambos sutratos, tanto para la rizosfera como para el compartimento endofítico. Así como resolver diferencias entre el microbioma de la rizosfera y el compartimento. Encuentran determinados phylla enrriquecidos en el compartimento, mientras que otros más se encuentran disminuidos.
Si bien el estudio se límita sólo a realizar un análisis bioinformático, la información obtenida es de gran relevancia en la ecología de interacciones planta-bacteria, ya que está demostrando una selección activa de parte de la raíz y del compartimento endofítico hacia las bacterias que conformarán su microbioma, y no sólo esto, sino que el microbioma es constante en distintas clonas de Arabidopsis y bajo distintas condiciones de crecimiento. No obstante sería sumamente interesante e importante, realizar un análisis sobre la relevancia biológica que tienen los distintos microbiomas. En otras palabras, a partir de las abundancias obtenidas de ciertos taxa específicos, y de las funciones que cada uno de ellos desempeña, tratar de inferir el papel fisiológico que están realizando en el microecosistema de la raíz de Arabidopsis. La información obtenida en el artículo puede dar pie a experimentos en los que se modifique la abundancia relativa de uno u otro taxa en busca de comprender la relevancia que éste tiene para la comunidad y para la interacción con la planta y con las otras bacterias.
Alejandra Hernández Terán
ReplyDeleteBacterial-Fungal Interactions: Hyphens between Agricultural, Clinical, Environmental, and Food Microbiologists.
Los hongos y las bacterias a pesar de su separación en el estudio no son organismos individuales con procesos aislados, ellos coexisten e interactúan en el ambiente, interviniendo en diferentes procesos, algunos de importancia para el hombre. El escaso entendimiento en cómo se realizan estas interacciones se debe principalmente al hecho histórico de que siempre ha existido una separación entre bacteriólogos y microbiólogos que ha impedido realizar investigación inclusiva que brinde resultados desde ambos puntos de vista. Así, el artículo tiene como objetivo resaltar la relevancia práctica de estudiar los hongos y las bacterias de manera conjunta, pasando por ejemplos desde las interacciones más básicas hongo-bacteria, hasta las aplicaciones biotecnológicas desde un punto más antropocentrista.
En cuanto a interacciones Bacteria-Hongo, enlistan: antagonismo, cooperación, sinergismo, comensalismo y simbiosis, las cuales pueden ser físicas o moleculares; en cuanto a las físicas están asociaciones planctónicas, formación de biofilms y colonización de hifas, este tipo de interacciones tiene gran influencia en procesos ambientales y agroecológicos por lo cual su mantenimiento resulta importante, gracias al avance en técnicas de secuenciación, actualmente se pueden resolver cuestiones como qué organismos conforman a la comunidad, lo cual es importante en cuestiones de conservación.
Mencionan también interacciones relacionadas con la ecología y protección al ambiente, estas incluyen el reciclaje de nutrientes, proceso clave en los ciclos biogeoquímicos de diversos elementos que brindan función y estabilidad en los ecosistemas de suelos, también procesos de erosión de nutrientes y la descomposición de materia orgánica que brinda nutrientes a las plantas entre otros organismos. Además, las interacciones entre estos dos organismos pueden usarse también en procesos de biorremediación, como la limpieza de aguas residuales o la restauracón de cuerpos de agua con altos grados de contaminación. Intervienen además en la nutrición de plantas y animales, en las primeras, en procesos bastante conocidos de nutrición, como fijación de N por parte de rizobios en la raíz, así como la nodulación en las mismas. Pueden llegar a alterar la patogenicidad y brindar resistencia a antibióticos, ayudando a la planta en cuestiones de competencia y colonización.
En cuanto a interacciones con animales; son importantes promotores de crecimiento, y representan una gran fuente de nutrición en rumiantes, en los cuales permiten la liberación de nutrientes y llevan a cabo procesos de fermentación indispensables para la digestión en estos animales, que a su vez forman parte importante de la dieta del ser humano. Aunado a esto, las BFIs son importantes en el estudio de la biotecnología, ya que gracias a su estudio se han logrado entender procesos de fermentación y producción de metabolitos secundarios, que son útiles en la industria alimenticia, así como experimentación en transformaciones químicas y biología sintética.
La ecología de interacciones microbianas es poco estudiada, dada la complejidad metodológica y de interpretación con la que se enfrentan los investigadores al intentar comprenderla. La mayoría de los análisis hoy en día son abordados con genómica a gran escala y casi el total de éstos son interacciones procarionte-procarionte. Es evidente el sesgo que se tiene en el estudio de interacciones microbianas hacia las bacterias, son muy pocos los trabajos en los que se estudian interacciones entre arqueas, protozooarios u otros microorganismos. La revisión realizada por Frey-Klett pretende citar varios ejemplos encontrados en la literatura científica sobre las interacciones de los hongos con bacterias.Los autores en primer lugar clasifican las interaccciones encontradas en hongos, establecen cinco tipos: antagónicas, cooperativas, sinergísticas, comensales y simbióticas. También hacen un breve resumen, sin entrar a detalles, de los tipos de asociaciones encontradas entre hongos y baceterias y de las distintas formas de comunicación molecular que se pueden encontrar.
ReplyDeleteSe conocen varios ejemplos de interacciones negativas por la excreción de antibióticos de parte de los hongos, tal es el afamado caso de los Penicilium, conocido por ser el salvavidas de la medicina moderna.
Pero este no es el único ejemplo de moléculas secretadas que permitan a los hongos interaccionar con las bacterias, el artículo menciona a Candia albicans, patógeno facultativo del ser humano, este hongo se ha encontrado en biopelículas bacterianas donde esta interacción confiere una ventaja adaptiva a al comunidad microbiana. Esta ventaja pudiera ser explicada por la secreción de metabolitos como el farnesol que parecen regular la expresión de genes de virulencia en bacterias como Pseudomonas aeruginosa. Y en el sentido opuesto, los peptidoglicanos bacterianos inducen el crecimiento de hifas en Candida albicans.
Otros tipos de interacciones, más cercanas quizá, se dan entre bacterias fijadoras de nitrógeno y micorrizas, donde las bacterias son endosimbiontes del hongo y hay reportes que indican un intercambio bidireccional de moléculas señalizadoras entre ambos seres vivos. Otro ejemplo muy claro es el de los hongos patógenos de plantas del género Rhizopus, este hongo requiere de una toxina para poder colonizar los germinados de arroz, impresionantemente se reportó que la toxina, vital para el hongo, no es podrucida por el hongo en sí, sino por una bacteria endosimbionte del género Burkholderia.
Existen también interacciones de parasitismo de parte de las bacterias hacia los hongos, entre estas se encuentran las múltiples especies de Pseudomonas que colonizan los cuerpos fructíferos de Agaricus bisporus.
Como éstos, la revisión de Frey-Klett menciona superficialmente una gran cantidad de ejemplos de interacciones hongo-bacteria. Por desgracia los autores no hacen hincapíe en la biología de estas interacciones y mucho menos en la importancia ecológica que pueden representar. No obstante dejan claro que las interacciones de hongos con otros organismos no son nada extrañas; más bien sería factible pensar que no se han encontrado en abundancia porque simplemente no se han buscado. Pensando en los ejemplos que conocemos de la literatura es notable que los hongos tienn interacciones no sólo con procariontes sino con plantas y hasta animales al mismo tiempo, evidentemente estas interacciones serían sumamente difíciles de estudiar en el laboratorio e incluso en el campo, sin embargo uno puede pensar que los hongos quizá representen un puente para las interacciones entre varios organismos y ésto podría ameritar completamente el estudio de sus complejas interacciones.