En las ciencias de la vida modernas, un cambio de paradigma es cada vez más evidente:las formas de vida ya no se consideran unidades autónomas, sino comunidades de organismos altamente complejas y funcionalmente interdependientes. La exploración de los estrechos vínculos entre la vida multicelular y especialmente bacteriana, en el futuro, ser la clave para una mejor comprensión de los procesos de la vida en su conjunto, y en particular la transición entre salud y enfermedad. Sin embargo, La forma en que funciona la cooperación y la comunicación de los organismos en detalle todavía se desconoce en gran medida. Los investigadores del grupo de trabajo de Biología Celular y del Desarrollo del Instituto Zoológico de la Universidad de Kiel han dado un paso importante en el desciframiento de estas relaciones entre varios organismos:los científicos, dirigido por el Dr. Sebastian Fraune, han podido demostrar por primera vez que los organismos huéspedes pueden controlar no solo la composición de sus bacterias colonizadoras, sino también su función. Los investigadores de CAU publicaron sus descubrimientos innovadores, derivados del ejemplo del pólipo de agua dulce Hydra y sus simbiontes bacterianos específicos, el lunes pasado en el último número de la revista científica. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

"El punto de partida de nuestra investigación fue la observación de que Hydra puede influir en la composición de la colonización bacteriana de especies específicas, por la formación de determinadas sustancias antimicrobianas, "explicó el Dr. Cleo Pietschke, autor principal del estudio. En principio, estas formas de vida simples manejan así la misma tarea que los organismos más desarrollados también deben realizar para establecer un microbioma saludable:usar su sistema inmunológico, aseguran la colonización por la composición "correcta" de bacterias, y al mismo tiempo debe evitar que los microorganismos útiles tengan un efecto nocivo. El trabajo presentado se centró en cómo este proceso de colonización se apoya en la comunicación entre el huésped y las bacterias.

Una vez que se ha alcanzado una densidad de población específica, las comunidades bacterianas pueden trabajar juntas en equipos, para cumplir determinadas funciones. La coordinación de estas funciones se basa en un mecanismo sensor, con el que las bacterias individuales pueden determinar la densidad de población total con la ayuda de moléculas de señal. Una vez que se alcanza un valor de umbral, estas moléculas de señal activan genes, y de ese modo regular ciertas funciones celulares. Usando este proceso, conocido como detección de quórum, funciones de control de bacterias como la colonización de superficies, o la producción de toxinas.

El equipo de investigación de Kiel ha demostrado ahora que el organismo huésped puede cambiar el mecanismo de detección de quórum de las bacterias. De este modo, los cnidarios influyen directamente en las moléculas de señal bacterianas, y así promover activamente el proceso de colonización de sus propios tejidos. "Hemos descubierto que Hydra no solo influye en la presencia de sus simbiontes bacterianos, pero también puede interferir directamente con su función, "enfatizó Fraune, investigador asociado en el grupo de trabajo de Biología Celular y del Desarrollo. El equipo de investigación describió en detalle, por primera vez, un anfitrión que usa extinción de quórum para inhibir la comunicación molecular de bacterias. Anteriormente, solo había otros dos ejemplos de tales intervenciones por parte de un organismo huésped. Específicamente, los investigadores de Kiel demostraron que una modificación de ciertas moléculas de señal por parte del huésped promueve la colonización por Curvibacter, las bacterias más frecuentes asociadas con Hydra.

Los investigadores de CAU estudiaron la influencia del mecanismo del huésped en su comunidad bacteriana observando el efecto de una molécula señal y su contraparte bacteriana modificada por el huésped. Primeramente, trajeron Hydra libre de gérmenes, es decir, organismos criados en laboratorio sin colonización bacteriana, en contacto con la bacteria Curvibacter. Era evidente que la colonización bacteriana era mala, siempre que estuvieran presentes moléculas señal no modificadas. Tan pronto como estos se modifiquen por la influencia del organismo huésped, las bacterias colonizaron el cuerpo de los cnidarios en un grado normal. Luego, los investigadores repitieron el experimento con organismos que ya mostraban colonización bacteriana. El mismo patrón surgió aquí, también:solo las moléculas de señal modificadas por el anfitrión alentaron la colonización constante y típica de la Hidra por parte de sus simbiontes bacterianos. Se requieren más estudios para determinar cómo estos resultados, obtenido de organismos modelo cnidarios, se puede aplicar a otras formas de vida. Sin embargo, Dado que Hydra son organismos evolutivos primitivos, es probable que este mecanismo también esté presente de manera similar en organismos altamente desarrollados.

"En la interfaz entre la investigación básica y la medicina, Cada vez es más evidente que la clave de la salud está en el equilibrio entre el cuerpo y los simbiontes bacterianos. En el futuro, tendremos la desafiante tarea de tratar de comprender las relaciones altamente complejas entre huéspedes y bacterias. Con nuestros nuevos hallazgos, estamos un pequeño paso más cerca de lograrlo, "dijo un optimista Fraune.