Los bacteriófagos, o fagos para abreviar, son virus que infectan bacterias y las matan mediante un proceso de lisis. Los fagos pueden matar bacterias sobre o dentro de un organismo huésped multicelular, como el pólipo de la medusa lunar. Los fagos se especializan en bacterias específicas y pueden alterar significativamente la composición bacteriana del microbioma de un pólipo.
El efecto de los fagos sobre el microbioma y, por tanto, la aptitud de los pólipos aún está en gran medida inexplorado. Los microbiólogos de la Universidad de Kiel, dirigidos por la profesora Ruth Schmitz-Streit, han demostrado por primera vez en experimentos de laboratorio que los pólipos se regeneran rápidamente después de la infección con bacteriófagos.
Los hallazgos sugieren que la resistencia del microbioma natural de la medusa lunar a los fagos del Mar Báltico es muy pronunciada y contribuye a nuestro conocimiento del efecto de estos pequeños actores clave, a menudo pasados por alto, en el microbioma y, en última instancia, en la aptitud de la medusa lunar. . Los resultados se han publicado recientemente en la revista Frontiers in Microbiology. .
En la etapa de pólipo, los animales están adheridos al fondo marino y utilizan sus tentáculos para atrapar alimento del agua. En la superficie de su cuerpo acechado se encuentran numerosas bacterias que forman el llamado microbioma, que desempeña un papel importante en la salud del pólipo.
En estudios anteriores, los microbiólogos del Instituto de Microbiología General ya han demostrado la importancia del microbioma natural para la reproducción vegetativa de la medusa lunar y su defensa contra los patógenos.
Su estudio actual ha investigado cómo sobrevive el microbioma a una infección con bacteriófagos y cuáles son las consecuencias para los pólipos. En experimentos de laboratorio, los investigadores observaron que la introducción de fagos provocaba un cambio significativo en la forma del cuerpo de los pólipos, pero sólo temporalmente. Después de la defensa contra el virus, los pólipos volvieron a su forma normal.
"Después de que los pólipos fueron tratados con bacteriófagos específicos, sus cuerpos se acortaron y redondearon gravemente y perdieron sus tentáculos. Estos suelen ser signos de muerte del pólipo. Sin embargo, no vimos ni un solo pólipo muerto; por el contrario, todos los pólipos se regeneraron. Esta alta resiliencia nos sorprendió por completo", dice Melissa Stante, Ph.D. estudiante del grupo de investigación de Ruth Schmitz-Streit y primera autora del estudio.
Una serie de pruebas en pólipos tratados muestra una rápida recuperación del microbioma
Una explicación para esto podría ser que los pólipos, o más precisamente su microbioma, se adaptan rápidamente a la presencia de los fagos y, por lo tanto, pueden prevenir daños permanentes. Los científicos tomaron muestras del microbioma de los pólipos durante un período de cinco días. Descubrieron que el tipo más común de bacteria, Mycoplasma, disminuyó inicialmente, pero se recuperó después de 24 horas.
"En los pólipos de las medusas lunares del Mar Báltico, el microbioma está dominado principalmente por una bacteria específica, una bacteria Mycoplasma no cultivada. Este colonizador se redujo significativamente cuando se administraron fagos. Esto permitió que otras bacterias ganaran dominio temporalmente.
"Los factores exactos que favorecen la reducción inicial, pero también la rápida regeneración posterior del Mycoplasma, son ahora objeto de más investigaciones", dice la Dra. Nancy Weiland-Bräuer. La dinámica en la composición del microbioma se sincronizó con la deformación de los pólipos.
El conocimiento de la interacción dinámica entre la medusa lunar, su microbioma y sus fagos contribuye a comprender los ciclos de elementos y nutrientes marinos. Al mismo tiempo, el proceso desempeña un papel esencial en la comprensión de la estabilidad del ecosistema y es un elemento básico para la investigación de enfermedades en el ecosistema del Mar Báltico.
Además, los resultados contribuirán a la iniciativa de investigación "Ocean Health", que se centra en el impacto de la salud y la enfermedad en el contexto del cambio climático y las posibles condiciones ambientales futuras. Además de lisar bacterias, los fagos pueden intercambiar material genético con microorganismos huéspedes, lo que ayuda al microbioma a adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes.
"La rápida regeneración de la forma del pólipo después del tratamiento con fagos parece correlacionarse con la recuperación del microbioma natural de la medusa lunar. Esto es una fuerte indicación de que la resistencia del microbioma de la medusa lunar a los fagos del Mar Báltico es muy pronunciada.
"Los factores que hacen que el microbioma sea tan resistente también pueden proporcionar pistas importantes sobre cómo proteger el microbioma sano en los humanos. Sin embargo, todavía estamos en las etapas relativamente tempranas de la investigación básica", dice la profesora Dra. Ruth Schmitz-Streit, directora del grupo de investigación.
Más información: Melissa Stante et al, Los bacteriófagos marinos alteran la microbiota asociada de Aurelia aurita con un efecto recuperable en la morfología del huésped, Fronteras en microbiología (2024). DOI:10.3389/fmicb.2024.1356337
Información de la revista: Fronteras de la microbiología
Proporcionado por la Universidad de Kiel
