Bacterias simbióticas

Las bacterias simbióticas son bacterias que viven en simbiosis con otro organismo o entre sí. Por ejemplo, los rizobios que viven en los nódulos de las raíces de las legumbres proporcionan una actividad de fijación de nitrógeno para estas plantas. ^[1]

Los tipos de relaciones simbióticas son el mutualismo , el comensalismo , el parasitismo y el amensalismo . ^[2]

Los endosimbiontes viven dentro de otros organismos, ya sea en sus cuerpos o células. ^[3] La teoría de la endosimbiosis, conocida como simbiogénesis , proporciona una explicación para la evolución de los organismos eucariotas. Según la teoría de la endosimbiosis para el origen de las células eucariotas, los científicos creen que los eucariotas se originaron a partir de la relación entre dos o más células procariotas hace aproximadamente 2.700 millones de años. Se sugiere que, específicamente, los ancestros de las mitocondrias y los cloroplastos entraron en una relación endosimbiótica con otra célula procariota, evolucionando finalmente hasta convertirse en las células eucariotas con las que estamos familiarizados hoy en día. ^[4]

La ectosimbiosis se define como una relación simbiótica en la que un organismo vive en la superficie exterior de un organismo diferente. ^[3] Por ejemplo, los percebes de las ballenas son un ejemplo de una relación ectosimbiótica en la que la ballena proporciona al percebe un hogar, un medio de transporte y acceso a la comida. La ballena no sufre daño, pero tampoco recibe ningún beneficio, por lo que también es un ejemplo de comensalismo. Un ejemplo de bacteria ectosimbiótica es Cutibacterium acnes . Estas bacterias están involucradas en una relación simbiótica con los humanos en cuya piel viven. Cutibacterium acnes puede causar acné cuando la piel se vuelve demasiado grasa, pero también reduce la susceptibilidad de la piel a las enfermedades cutáneas causadas por el estrés oxidativo. ^[5]

Algunas plantas establecen una relación simbiótica con bacterias, lo que les permite producir nódulos que facilitan la conversión del nitrógeno atmosférico en amoníaco. En este sentido, se ha descubierto que las citoquininas desempeñan un papel en el desarrollo de nódulos fijadores de las raíces. ^[6] Parece que la planta no sólo debe tener necesidad de bacterias fijadoras de nitrógeno , sino que también debe ser capaz de sintetizar citoquininas que promuevan la producción de nódulos radiculares, necesarios para la fijación del nitrógeno.

Las bacterias simbióticas pueden vivir dentro o sobre el tejido vegetal o animal . En los sistemas digestivos, las bacterias simbióticas ayudan a descomponer los alimentos que contienen fibra . También ayudan a producir vitaminas . Las bacterias simbióticas pueden vivir cerca de fuentes hidrotermales . Por lo general, tienen una relación mutua con otras bacterias. Algunas viven en gusanos tubícolas .

Existen dos modos principales de transmisión de las bacterias simbióticas. El primero es la transmisión horizontal, en la que los microbios se adquieren del entorno y el entorno o la población huésped sirven como inóculo para la simbiosis. ^[7] Un ejemplo de transmisión horizontal es el gusano tubícola de aguas profundas y su simbionte. ^[7] El segundo tipo de transmisión es la transmisión vertical, en la que el simbionte se transmite de los progenitores a la descendencia y no hay fase aposimbiótica. ^[7] Un ejemplo de transmisión vertical se observa en Drosophila melanogaster y sus simbiontes Wolbachia spp. ^[7]

Se ha descubierto que los corales forman asociaciones características con bacterias simbióticas fijadoras de nitrógeno. ^[8] Los corales han evolucionado en aguas oligotróficas que normalmente son pobres en nitrógeno. Por lo tanto, los corales deben formar una relación mutualista con el organismo fijador de nitrógeno, en este caso el tema de este estudio, concretamente Symbiodinium . Además de este dinoflagelado, el coral también forma relaciones con bacterias, arqueas y hongos. ^[9] El problema es que estos dinoflagelados también están limitados por el nitrógeno y deben formar una relación simbiótica con otro organismo; en este caso se sugiere que sean diazótrofos. Además, se ha descubierto que las cianobacterias poseen genes que les permiten experimentar la fijación de nitrógeno. ^[8] Este estudio en particular va más allá para investigar la posibilidad de que, además del dinoflagelado nombrado y ciertas cianobacterias, las algas endosimbióticas y el coral contengan enzimas que les permitan a ambos experimentar la asimilación de amonio.

Debido al pequeño tamaño del genoma de la mayoría de los endosimbiontes, no pueden existir durante mucho tiempo fuera de la célula huésped, lo que impide una relación simbiótica a largo plazo. Sin embargo, en el caso de la bacteria simbiótica endonuclear Holospora, se ha descubierto ^[10] que las especies de Holospora pueden mantener su infectividad durante un tiempo limitado y formar una relación simbiótica con especies de Paramecium.

Existe una relación mutualista entre las leguminosas y las bacterias rizóbicas que permite a las plantas sobrevivir en un entorno de suelo pobre en nitrógeno. La coevolución se describe como una situación en la que dos organismos evolucionan en respuesta el uno al otro. En un estudio publicado en Functional Ecology ^[11] , estos científicos investigaron si dicha relación mutualista confería una ventaja evolutiva a la planta o al simbionte. No encontraron que las bacterias rizóbicas estudiadas tuvieran alguna ventaja evolutiva con su anfitrión, pero sí encontraron una gran variación genética entre las poblaciones de bacterias rizóbicas estudiadas.

Las bacterias simbióticas y quimiosintéticas que se han descubierto asociadas con los mejillones ( Bathymodiolus ) ubicados cerca de fuentes hidrotermales tienen un gen que les permite utilizar hidrógeno como fuente de energía, en lugar de azufre o metano como fuente de energía para la producción de energía. ^[2]

Las termitas son conocidas por muchos como plagas que se alimentan de madera. Sin embargo, las termitas no pueden digerir la madera solas. En cambio, dependen de un protozoo no bacteriano llamado Trichonympha para ayudar en el proceso de digestión. ^[12] Trichonympha es un endosimbionte que vive dentro de las termitas y también actúa como anfitrión de simbiontes bacterianos. Las bacterias dentro de Trichonympha en las termitas producen celulasa. Las enzimas de celulasa se utilizan para descomponer la celulosa que se encuentra en las paredes celulares de las plantas. Las termitas, el protista intestinal Trichonympha y las bacterias productoras de celulasa están involucrados en un mutualismo simbiótico obligado de 3 vías. Las termitas se benefician de las otras dos especies porque transforman la madera en nutrientes que las termitas pueden digerir. Además, Trichonympha se beneficia de las termitas porque las termitas proporcionan un lugar para vivir y acceso a la comida. Las triconinfas también se benefician de las bacterias porque ayudan a descomponer la celulosa de la madera que consumen los protistas. Por último, las bacterias se benefician porque obtienen un lugar donde vivir y los nutrientes que necesitan para sobrevivir.

El intestino humano contiene aproximadamente treinta y ocho billones de microbios. ^[13] El intestino es un ecosistema dinámico, ya que está compuesto de componentes constantes y transitorios, lo que significa que algunas bacterias se establecen y permanecen durante toda la vida del ser humano y otras bacterias se ingieren y luego se van en las heces. ^[14] Cuando nacen los bebés, nacen sin ninguna bacteria en sus intestinos. Sin embargo, tan pronto como entran al mundo, comienzan a acumular bacterias intestinales a través de los alimentos y otros medios. ^[15] La mayoría de las bacterias en el cuerpo humano son realmente buenas para nosotros y ayudan a llevar a cabo los procesos vitales necesarios. Las bacterias intestinales en los humanos a menudo ayudan en la descomposición de los alimentos y sintetizan vitaminas importantes que los humanos no podrían procesar solos. ^[16] Por lo tanto, los humanos deben tener cuidado al tomar antibióticos cuando están enfermos. Los antibióticos no diferencian entre las bacterias buenas y malas en nuestros cuerpos y, por lo tanto, matan a ambas. Si no se trata con cuidado, esto puede provocar problemas con el tracto gastrointestinal debido a un desequilibrio de bacterias en este microbioma. ^[17] Por lo tanto, algunos médicos recomiendan tomar un probiótico cuando se toman antibióticos para restaurar las bacterias buenas.

Los organismos suelen establecer una relación simbiótica debido a la disponibilidad limitada de recursos en su hábitat o a una limitación de su fuente de alimento. Los vectores triatominos tienen un solo huésped y, por lo tanto, deben establecer una relación con las bacterias para poder obtener los nutrientes necesarios para mantenerse. ^[18]

Las bacterias simbióticas se utilizan en la paratransgénesis para controlar vectores importantes de enfermedades, como la transmisión de la enfermedad de Chagas por las vinchucas Triatome . Las bacterias simbióticas de las raíces de las leguminosas proporcionan amoníaco a las plantas a cambio de carbono y un hogar protegido.