Probablemente para sobrevivir en la cavidad oral, las bacterias han evolucionado para dividirse a lo largo de su eje longitudinal sin separarse unas de otras. Un equipo de investigación codirigido por la bióloga celular ambiental Silvia Bulgheresi de la Universidad de Viena y el genetista microbiano Frédéric Veyrier del Institut national de la recherche scientifique (INRS) acaba de publicar sus nuevos conocimientos en Nature Communications . En su trabajo, describieron el modo de división de estas bacterias parecidas a orugas y su evolución a partir de un ancestro en forma de bastón. Proponen establecer bacterias orales Neisseriaceae como nuevos organismos modelo que podrían ayudar a identificar nuevos objetivos antimicrobianos.

Aunque nuestra boca alberga más de 700 especies de bacterias y su microbiota es tan diversa como la de nuestro intestino, no se sabe mucho sobre cómo crecen y se dividen las bacterias orales. La boca es un lugar difícil para vivir para las bacterias. Las células epiteliales que recubren la superficie interna de la cavidad oral se desprenden constantemente y, junto con el flujo salival, los organismos que habitan en esta superficie lucharán por adherirse.

Es posible que para adherirse mejor a nuestra boca, las bacterias de la familia Neisseriaceae hayan desarrollado una nueva forma de multiplicarse. Mientras que las varillas típicas se dividen transversalmente y luego se separan unas de otras, algunas Neisseriaceae comensales que viven en nuestra boca, sin embargo, se adhieren al sustrato con sus puntas y se dividen longitudinalmente, a lo largo de su eje longitudinal. Además de eso, una vez que se completa la división celular, permanecen unidas entre sí, formando filamentos similares a orugas. Algunas células del filamento resultante también adoptan diferentes formas, posiblemente para realizar funciones específicas en beneficio de todo el filamento. Los investigadores explican:"La multicelularidad hace posible la cooperación entre las células, por ejemplo, en forma de división del trabajo y, por lo tanto, puede ayudar a las bacterias a sobrevivir al estrés nutricional".

El equipo de investigadores empleó por primera vez la microscopía electrónica para examinar, en toda la familia Neisseriaceae, formas de células bacterianas que incluyen las dos formas de células estándar (varilla y coco) además de los filamentos similares a orugas. Al comparar sus formas celulares y genomas en toda la familia Neisseriaceae, los investigadores pudieron inferir que las bacterias multicelulares que se dividen longitudinalmente evolucionaron a partir de bacterias con forma de varilla que se dividen transversalmente. Además, pudieron identificar qué genes eran probablemente los responsables de la estrategia de multiplicación inusual.

A continuación, utilizaron técnicas de marcado por fluorescencia para visualizar la progresión del crecimiento celular en las bacterias multicelulares y finalmente compararon la composición genética de éstas con las especies "clásicas" con forma de bastón. Finalmente, intentaron recrear esa evolución introduciendo los cambios genéticos en las Neisseriaceae en forma de bastón. Aunque no pudieron obligar a las bacterias con forma de bastón a convertirse en multicelulares, la manipulación genética resultó en células más largas y delgadas. "Especulamos que en el curso de la evolución, a través de una reelaboración de los procesos de elongación y división, la forma de la célula cambió, tal vez para prosperar mejor en la cavidad oral", dijo Frédéric Veyrier.

"Además de ayudarnos a comprender cómo evolucionó la forma de las células, las Neisseriaceae multicelulares pueden ser útiles para estudiar cómo las bacterias aprendieron a vivir adheridas a la superficie de los animales, el único lugar donde se ha encontrado hasta ahora. La mitad de nosotros las lleva en nuestras bocas, por cierto", explica Silvia Bulgheresi del Departamento de Ecología Funcional y Evolutiva de la Universidad de Viena.

Sin embargo, Philipp Weber de la Universidad de Viena, Ph.D., estudiante del equipo de Bulgheresi que también trabajó en el estudio, destaca que "expandir el campo de la biología celular a morfologías adicionales y especies simbióticas también es crucial para aumentar el conjunto de proteínas dianas (por ejemplo, dianas de antibióticos) para aplicaciones biofarmacéuticas".

Sammy Nyongesa, un Ph.D. estudiante en el equipo de Veyrier del INRS, agrega:"Un enfoque evolutivo, como el que se lleva a cabo aquí para las Neisseriaceae, puede arrojar luz sobre nuevos objetivos proteicos imprevistos". + Explora más

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