Si las algas verdes de la especie Chlamydomonas reinhardtii se encuentran con la bacteria Pseudomonas protegens, su destino está sellado. Las bacterias midiendo solo unos dos micrómetros, rodear las algas, que son unas cinco veces más grandes, y atacarlos con un cóctel tóxico mortal. Las algas pierden sus flagelos, que los deja inmóviles. Los organismos unicelulares verdes luego se deforman y ya no pueden proliferar. El mecanismo químico subyacente a este ataque extremadamente efectivo ha sido descubierto por botánicos y químicos de productos naturales en la Universidad Friedrich Schiller. Jena (FSU) y el Instituto Leibniz de Investigación de Productos Naturales y Biología de Infecciones - Instituto Hans Knöll (HKI).

Es un espectáculo espantoso que se encuentra con los ojos de Prasad Aiyar mientras mira por el microscopio. El candidato a doctorado de la India, que vino a Jena para hacer su Maestría en Ciencias de la Vida Molecular, examina la especie Chlamydomonas reinhardtii en un portaobjetos de microscopio. Las microalgas de forma ovalada, un buen tamaño de 10 micrómetros, tienen dos flagelos con los que nadan afanosamente, es decir, hasta que Prasad Aiyar usa una pipeta para agregar una gota de una solución bacteriana. Las bacterias aún más pequeñas se juntan en enjambres, que rodean las algas. Solo 90 segundos después las algas están inmóviles y cuando se mira más de cerca, se puede ver que sus flagelos se han caído.

Los investigadores de Jena han descubierto por qué estas bacterias tienen un efecto tan devastador sobre las algas verdes. Parece que una sustancia química juega un papel central en el proceso, como los equipos dirigidos por la Prof. Maria Mittag y el Dr. Severin Sasso de la FSU, y el profesor Christian Hertweck del Instituto Leibniz de Investigación de Productos Naturales y Biología de Infecciones - Instituto Hans Knöll (HKI) - informe en la revista científica Comunicaciones de la naturaleza .

Orfamida A, como se llama la sustancia, es un lipopéptido cíclico que liberan las bacterias, junto con otros compuestos químicos. "Nuestros resultados indican que la orfamida A afecta los canales de la membrana celular, que conduce a la apertura de estos canales, "explica el Dr. Severin Sasso." Esto conduce a un influjo de iones de calcio del medio ambiente en el interior de la célula de las algas, añade el jefe del Grupo de Investigación de Botánica Molecular. Un cambio rápido en la concentración de iones de calcio es una señal de alarma común para muchos tipos de células, que regula una gran cantidad de vías metabólicas. "Para poder observar el cambio en el nivel de calcio en la célula, introdujimos el gen de una fotoproteína en las algas verdes, que causa bioluminiscencia si aumenta el nivel de calcio. Esto nos permite medir la cantidad de calcio con la ayuda de la luminiscencia, "explica el profesor Mittag, Catedrático de Botánica General. En algunos casos, los cambios en el calcio conducen a cambios en la dirección del movimiento, por ejemplo, después de la percepción de la luz. En otros casos, por ejemplo después del ataque bacteriano, provocan la pérdida de los flagelos.

Investigando el "lenguaje químico"

Además, Los equipos pudieron demostrar que las bacterias pueden aprovechar las algas y usarlas como fuente de nutrientes si carecen de nutrientes. "Tenemos evidencia de que otras sustancias del cóctel tóxico liberado por las bacterias también juegan un papel en esto, "dice Maria Mittag. Su equipo, una vez más en cooperación con los equipos del Prof. Hertweck y el Dr. Sasso, ahora también quiere rastrear estas sustancias, con el fin de obtener una comprensión precisa de esta comunicación química entre algas y bacterias.

Numerosos grupos de investigación han dedicado sus esfuerzos al estudio del "lenguaje químico" entre los microorganismos y su entorno como parte del Centro Colaborativo de Investigación "ChemBioSys". Las comunidades de especies microbianas se encuentran en prácticamente todos los hábitats de la Tierra. "En estas comunidades, tanto la composición de especies como las interrelaciones entre organismos individuales de una o más especies están reguladas por mediadores químicos, "dice el profesor Hertweck, quien es el orador del Collaborative Research Center y jefe del departamento de Química Biomolecular en HKI.

El objetivo de la asociación de investigación interdisciplinaria es explicar los mecanismos de control fundamentales en biosistemas complejos, que afectan a toda la vida en la Tierra. "Queremos comprender los mecanismos a través de los cuales se forman las estructuras de la comunidad microbiana y se mantiene su diversidad". Son importantes, porque los elementos esenciales de la vida, sobre todo para los seres humanos, dependen de ellos, por ejemplo comida o aire.

Esto también es válido para microalgas como Chlamydomonas reinhardtii. Estos microorganismos fotosintéticos (fitoplancton) contribuyen en aproximadamente un 50% a la fijación del dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero y, como subproducto de la fotosíntesis, suministran el oxígeno que es esencial para nuestra supervivencia. Además, microalgas, que se encuentran en agua dulce, suelos húmedos o los mares y océanos del mundo, representan una base importante para las cadenas alimentarias, especialmente en sistemas acuáticos. Por ejemplo, El zooplancton en los océanos se alimenta de las algas y juntas proporcionan alimento a los crustáceos. que a su vez son devorados por los peces, antes de que estos sean devorados por peces más grandes o capturados por humanos. "En vista de la enorme importancia que tienen las microalgas para la vida humana, todavía sabemos sorprendentemente poco sobre los elementos fundamentales y las interacciones en su mundo microscópico, "dice el profesor Mittag.