Bacterias mutantes imitan ‘A noite estrelada’ de Van Gogh

Investigadores que estudan mixobacterias que se moven en enxames coordinados recrearon accidentalmente algo moi semellante a esta obra mestra tan popular

Remuíños de dúas cepas de mixobacterias cun aumento x10. Foto: D. Wall/University of Wyoming
Remuíños de dúas cepas de mixobacterias cun aumento x10. Foto: D. Wall/University of Wyoming

Malia ser un dos pintores máis particulares, semella que á xenialidade de Van Gogh acaban de saírlle unhas imitadoras nada desdeñosas, sen importar o reducido do seu tamaño. As impostoras son as bacterias coñecidas como Myxococcus xanthus, nas que, cando un determinado xene se sobreexpresa, os organismos individuais autoorganízanse ás poucas horas en pequenos enxames circulares. Unha vez coloreados artificialmente, estes enxames resultan notabelmente semellantes a A noite estrelada do pintor holandés.

Sempre borrosa, a liña entre a arte e a ciencia esvaece no estudo desta bacteria, que se move e se alimenta en enxames coordinados. “O noso traballo destaca como unha bacteria social, coñecida polas ricas fontes de produtos naturais terapéuticos e como axentes de biocontrol dos cultivos, serve como un modelo poderoso para estudar comportamentos emerxentes que tamén exhiben beleza artística“, di o microbiólogo Daniel Wall, da Universidade de Wyoming e un dos investigadores do estudo.

A dimensión social das baterias

Contrariamente á fama de egoístas que precede á meirande parte delas, a M. xanthus descríbese como unha bacteria social, posto que necesita atopar e recoñecer parentes para poder sobrevivir. Após formar estes grandes grupos familiares, esta mixobacteria con forma de vara ten moitas máis facilidades á hora de atacar ás súas presas e alimentarse delas, sendo cada célula responsábel da produción de enzimas dixestivos que facilitan a depredación.

Un comportamento social que leva anos fascinando os investigadores, se ben aínda non existe un modelo completo e amplamente aceptado que sexa quen de explicar os seus movementos complexos. Secasí, en 2017, Wall o seu equipo anunciaron a descuberta dun único “interruptor” xenético, responsábel de activar ou desactivar este comportamento de agrupación.

Este interruptor é responsábel dunha secuencia específica de proteínas, coñecida como TraA, que proporciona un receptor de superficie para que a bacteria recoñeza e se asocie ao receptor compañeiro, TraB, do seu parente. Unha vez que adherida a un familiar mediante estes dous receptores (TraAB), a bacteria xa é quen de intercambiar nutrintes co resto do grupo. Cando o enxame atopa alimentos, a investigación amosa que os organismos poden reunir os seus enzimas e metabolitos mediante estas conexións para atacar mellor ás súas presas.

Introducir unha mutación nas conexións

En situacións habituais, e pese as conexións TraAB, que permiten que as células se peguen en primeiro lugar, o enxame é quen de cambiar a súa forma ou dirección facilmente. “Nas células normais, van de adiante a atrás, coma un tren de proximidade”, explica o bioenxeñeiro Oleg Igoshin da Universidade de Rice. “A cabeza convértese en rabo e o rabo en cabeza. E fano cada 8 minutos máis ou menos“.

Mixobacterias dunha cepa que sobreexpresa TraAB (verde) e unha cepa non adhesiva e non reversible (vermello) cun aumento x4. Foto: D. Wall/University of Wyoming
Mixobacterias dunha cepa que sobreexpresa TraAB (verde) e unha cepa non adhesiva e non reversible (vermello) cun aumento x4. Foto: D. Wall/University of Wyoming

Porén, os modelos computacionais suxerían que unha sobreexpresión de TraAB impediría que o enxame cambiase da cabeza á cola e viceversa tan sinxelamente. Así, o equipo induciu bacterias mutantes a sobreexpresar estas conexións e, ao haber demasiado deste “pegamento social”, os científicos observaron como o enxame non é quen de se separar. Secasí, os autores aínda non entendían o por qué dese acontecemento. Polo que sabían, a conexión TraAB non estaba directamente implicada na regulación dos movementos do enxame, só a súa apegacidade.

Unha sobreconexión pegañenta

Finalmente, o equipo chegou á sospeita de que a calidade apegañosa de TraB estaba a impedir, mesmo se só indirectamente, que o enxame de células cambiase de dirección. “A nosa idea era que quizais houbese algún tipo de sinal dependente do contacto entre as células que suprimía as inversións”, explica Igoshin. “As células están en grupos densos e en contacto con outras todo o tempo, pero eses contactos son transitorios. Pero se a sobreexpresión de TraAB realmente te fai máis pegañento, o teu veciño seguirá sendo o teu veciño durante máis tempo, e iso podería activar o sinal que suprime as reversións“.

Ao executar este escenario en modelos computacionais, os autores puideron verificar a súa hipótese. Con só mudanzas na conexión TraAB, os habituais enxames de cabeza a cola convertéronse subitamente en remuíños xiratorios de células, dun milímetro ou máis de dimensión. Outros experimentos no laboratorio confirmaron que isto tamén sucedía coas mixobacterias na vida real. En concreto, os remuíños poden ocorrer cando unha cepa sobreexpresa a súa capacidade pegañenta, pero tamén cando se modifica xeneticamente para que directamente sexa “non reversible”.

Os resultados deste estudo non supoñen só unha mellor comprensión de como milleiros de células son capaces de coordinar os seus movementos. Tamén nos regalan unha imaxe fascinante do mundo microbiano, que até Van Gogh estaría orgulloso de poder asinar.


ReferenciaEmergent Myxobacterial Behaviors Arise from Reversal Suppression Induced by Kin Contacts (Publicado en mSystems).

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
POLÍTICA DE COMENTARIOS:

GCiencia non publicará comentarios ofensivos, que non sexan respectuosos ou que conteñan expresións discriminatorias, difamatorias ou contrarias á lexislación vixente.

GCiencia no publicará comentarios ofensivos, que no sean respetuosos o que contentan expresiones discriminatorias, difamatorias o contrarias a la ley existente.

Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.