domingo, 1 de febrero de 2015

Áfidos y Bacterias: Una amistad natural

     Como seguro habéis escuchado muchas veces, tanto el ser humano como muchas otras especies viven en comunión perfecta con comunidades bacterianas. El ejemplo mas clásico es la cantidad espasmosa de microorganismos que viven en nuestro tracto intestinal. Esta calculado que dentro de nuestro cuerpo existen 10 veces mas células procariotas (bacterianas) que eucariotas (las nuestras propias). Esta comunidad de bacterias no solo es beneficiosa, sino que es imprescindible para la vida. Mientras nosotros les proporcionamos a las bacterias un nicho ecológico perfecto con fuentes de nutrientes continua, ellas nos ayudan a descomponer algunas moléculas y a la síntesis de vitaminas y compuestos fundamentales. Ademas de esto, la presencia de una comunidad de bacterias impide el establecimiento de otras comunidades de microorganismos que podrían resultar perjudiciales. Se podría decir que son los centinelas de nuestro ano.

     La microbiota intestinal de los mamíferos no es el único ejemplo en la naturaleza de mutualismo o simbiosis. Muchas bacterias viven estrictamente dentro de células de insectos o animales superiores (en el caso de la flora intestinal, las bacterias viven fuera de nuestras células). Muchas veces es difícil distinguir la diferencia entre un patógeno y un organismo simbionte beneficioso, ya que existe una delgada linea entre el egoísmo y el altruismo biológico. Muchas de estas bacterias simbióticas viven en unas estructuras celulares especiales llamadas bacteriocitos, que a su vez se agrupan para formar el bacterioma, un conjunto de células especializadas que albergan a los microbios huéspedes. A veces la relación entre la comunidad bacteriana y el organismo hospedador es tan intima que, tal y como ocurre con los cloroplastos o las mitocondrias, existe un intercambio genético horizontal, es decir el genoma del organismo huésped posee genes típicamente bacterianos y viceversa.

Áfidos alimentaándose de floema

     Buchnera aphidicola es uno de los organismos endosimbióticos mejor estudiados y uno de los que particularmente más me sorprende. Se trata de una pequeña bacteria que vive en el interior de unas células especializadas de ciertos áfidos. Éstos se alimentan del floema de pantas que les proporciona muchos de los nutrientes esenciales que comparte con las bacterias (glutamato, serina, aspartato, glutamina, prolina, alanina...), pero existen nutrientes que solamente la bacteria puede sintetizar y que son necesarios para ambos, siendo en este caso el áfido el que se aprovecha. A cambio de proporcionarles un buen lugar para vivir, la bacteria cede al áfido parte de estos nutrientes esenciales que solo ella puede sintetizar. Además de ésto, las bacterias realizan muchas funciones menos obvias como intervenir en  en el ciclo de algunos virus que afectan a los áfidos. Buchnera aphidicola se transmite de padres a hijos y no puede vivir fuera de los bacteriomas, o por lo menos nunca ha podido ser cultivada en el laboratorio fuera de ellos.

Localización intracelular de las bacterias Buchnera 


     Estamos hablando de que un nicho ecológico tan extremadamente único en el interior de los bacteriomas ha hecho que los genomas de las bacterias Buchnera se reduzcan muchísimo y pierdan genes esenciales para la vida libre. Para un organismo, tener genes de más es costoso, ya que cada vez que se tienen que dividir tienen que gastar parte de su energía metabólica en la replicación de genes inútiles. La pérdida de genes cuyas funciones pueden ser suplidas por genes del hospedador (en este caso el áfido) es beneficiosa y estabiliza el mutualismo entre las dos especies. Por ejemplo, se han perdido genes en la bacteria necesarios para realizar la respiración anaerobia, para la síntesis de azúcares, ácidos grasos, fosfolípidos y otras moléculas básicas y necesarias. El resultado de esto es que las bacterias simbiontes del género Buchnera no solo poseen uno de los genomas más pequeños conocidos en organismos eucariotas, sino que son especialmente estables.

     Este ejemplo de simbiosis entre un  insecto y una bacteria no es más que una parte de la película de la vida que ya ha ocurrido otras veces en la historia de la tierra. Como seguro que ya sabéis, las mitocondrias (así como los cloroplastos en los vegetales), que son orgánulos celulares que todos nosotros poseemos dentro del citoplasma de nuestras células y que nos proporcionan energía, fueron antaño bacterias endosimbióticas que sufrieron el mismo proceso que esta ocurriendo ahora con bacterias del genero Buchnera en los áfidos. Nos encontramos claramente en un  estadío intermedio del proceso de endosimbiosis, ya que a pesar de que éstas bacterias ya no puedan llevar a cabo una vida libre, los áfidos sí pueden. Es muy probable que dentro de unos años, si el equilibrio y las presiones evolutivas así lo deciden, la simbiosis se torne tan fuerte como el caso se las mitocondrias y cloroplastos, en la que ya carece de sentido hablar de simbionte y empieza a tener que hablarse de un organismo único.

Os dejo un vídeo en el que se explica de una manera sencilla el proceso general de endosimbiosis de mitocondrias y cloroplastos  para los que no lo conozcáis.