Los hongos del suelo sirven como autopistas bacterianas y servicios de citas - Las Ciencias - 2020

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Anonim

Los hongos dan una patada a la evolución bacteriana en los pantalones.

Moverse en la tierra no es fácil para las bacterias. Los que pueden moverse dependen del agua para nadar, pero el suelo está lleno de bolsas de aire y partículas secas (rocas, sin duda, a las bacterias) que bloquean el progreso.

Sin embargo, una nueva investigación indica que los filamentos de los hongos pueden actuar como carreteras que permiten que las bacterias del suelo se muevan mucho más lejos, mucho más rápido de lo que sería posible. La carretera también tiene un efecto secundario interesante: también es un servicio de citas.

Las bacterias son, con mucho, los microhabitantes de suelo más numerosos y diversos, con 100,000,000 individuos de 100,000 especies en un gramo de suelo típico (un gramo es aproximadamente tres centésimas de onza). Ese mismo gramo de tierra también contiene varios kilómetros de filamentos de hongos, llamados hifas (HI-fee), un hecho que mencioné en Radiolab el año pasado. Aunque son superados en número por las bacterias, los hongos filamentosos los superan y representan hasta el 74% de la biomasa microbiana del suelo.

Las bacterias pueden enfrentar condiciones rápidamente cambiantes en el suelo: la temperatura, la humedad, los alimentos y las toxinas pueden fluctuar. Sin embargo, su herramienta más importante para lidiar con el cambio no son las mutaciones en su ADN, sino el "sexo" bacteriano. Las bacterias no se aparean como lo hacen la mayoría de los animales, al combinar genomas al por mayor a través de una unión de óvulos y espermatozoides. En su lugar, pueden intercambiar uno o un puñado de genes en pequeños círculos de ADN llamados plásmidos a través de túneles de acoplamiento entre bacterias (un proceso llamado conjugación). Por muy pocos que sean, esos genes pueden codificar proteínas que confieren poderosas habilidades como la resistencia a los antibióticos. Dichos intercambios se denominan en el biz como "transferencia horizontal de genes", porque implican transferencias de genes entre organismos no relacionados en lugar de de padres a hijos.

Sin embargo, para que esto ocurra, las bacterias deben estar cerca, realmente cerca. Los experimentos indican que las bacterias deben estar a una distancia de dos micrómetros entre sí y el tango. Por lo general, no es posible lograr un enfoque de dos micrómetros a menos que las bacterias puedan nadar o flotar entre sí a través del agua. Sin embargo, como se mencionó, el suelo a menudo está plagado de aire y otros obstáculos. ¿Qué es un microbio para hacer?

Resulta que los hongos son la respuesta, según un nuevo estudio en Informes cientificos Por un equipo de científicos alemanes. De manera un tanto extraña, el equipo probó la hipótesis de la "carretera fúngica" utilizando un organismo que no es realmente un hongo, pero que podría reproducir uno en la televisión: un oomiceto llamado "oh-oh-MY-seat" Pythium ultimum . Aunque no están estrechamente relacionados con los hongos, los oomycetes, también llamados mohos de agua, se parecen y actúan como ellos, causaron la hambruna irlandesa de la papa y continúan dañando muchos cultivos en la actualidad. Para los propósitos de este estudio, los autores evidentemente decidieron que los oomicetos y los hongos son funcionalmente iguales, una observación con la cual la mayoría de las plantas probablemente estarían de acuerdo.

Comenzaron con dos cepas de bacterias que brillaban en rojo (una cepa parental que contenía un plásmido donante) o no (el receptor). La cepa fluorescente roja poseía un plásmido que contenía un gen que codifica una proteína fluorescente verde cuya producción se suprimió en la matriz roja. Pero si las bacterias fluorescentes rojas pasaran este plásmido al padre no brillante a través del sexo bacteriano, las bacterias receptoras brillarían de color verde.

Las bacterias de los dos linajes parentales se colocaron en trozos de agar gelatinoso (una plataforma estándar para el crecimiento de bacterias en el laboratorio) separadas por 400 micrómetros de aire. Pythium depositados en el agar y luego puenteados por la brecha entre las dos piezas al crecer hifas.

En los controles que faltan Pythium , no aparecieron bacterias verdes. Pero en las culturas que contienen Pythium Las bacterias verdes brillantes aparecieron fácilmente en los filamentos que unen las culturas parentales.

Los científicos se preguntaron qué tan importantes son los filamentos de hongos para facilitar el sexo bacteriano en suelos de diferente navegabilidad. Con ese fin, prepararon el gel de agar de laboratorio de tres maneras diferentes para que fuera más fácil, moderadamente difícil o difícil para las bacterias viajar en él. Luego probaron la capacidad de las bacterias para aparearse en estas superficies en presencia o ausencia de Pythium . En entornos donde el viaje bacteriano fue fácil, no hubo mucha más transferencia horizontal de genes en presencia de Pythium que sin ella

Pero cuando el gel en el que crecían las bacterias hacía más difícil moverse, las bacterias se acumulaban en Pythium Los filamentos. Como resultado, se aparearon más, simplemente porque eran mucho más propensos a chocar entre sí. Según los autores, este experimento subraya la razón principal por la que la vía fúngica fomenta la conjugación, reduce el volumen de agua en la que pueden viajar las bacterias y, en consecuencia, aumenta las probabilidades de que se enfrenten.

Como resultado, es posible que los hongos puedan contribuir de manera importante a la evolución de la diversidad bacteriana, y la primera aparición de hongos en la Tierra o en el suelo puede haber estimulado un estallido de la evolución bacteriana posterior, escribieron los autores. Estos hallazgos también ayudan a explicar por qué se ha observado que el suelo alrededor de las raíces de los árboles es una zona caliente de evolución bacteriana, ya que las raíces están encerradas en una vaina de hongos simbióticos. Los largos y húmedos filamentos de estos y otros hongos del suelo evidentemente permiten que las bacterias se desplacen a través de autopistas subterráneas, donde los barcos que pasan en la noche aprovechan al máximo su atestada ruta marítima para tener suerte.

Referencia

Berthold, Tom, Florian Centler, Thomas Hübschmann, Rita Remer, Martin Thullner, Hauke ​​Harms y Lukas Y. Wick. "Micelios como punto focal para la transferencia horizontal de genes entre las bacterias del suelo". Informes cientificos 6 (2016).

Los puntos de vista expresados ​​son los del autor (es) y no son necesariamente aquellos.