Inicio > Actualidad, Biología evolutiva, Ciencia, Microbiología > Adaptación espontánea de las bacterias a los cambios ambientales

Adaptación espontánea de las bacterias a los cambios ambientales

19 noviembre, 2009

PseudofluorescensUn equipo internacional de científicos ha observado por primera vez una estrategia evolutiva llamada bet hedging (diversificación de apuestas), en condiciones de laboratorio.

FUENTE: Cordis

Este término alude a la manera en que ciertos organismos aseguran la supervivencia de su especie en ambientes sometidos a cambios rápidos, produciendo crías adaptadas a distintas condiciones de vida. Podría tratarse de una de las técnicas más antiguas de adaptación evolutiva. El equipo científico, formado por investigadores de Alemania, Países Bajos y Nueva Zelanda, ha publicado en la revista Nature un artículo sobre sus observaciones de esta “diversificación de apuestas” en la especie bacteriana Pseudomonas fluorescens.

Los experimentos realizados consistieron en introducir cepas de Pseudomonas en dos medios de cultivo distintos. La variante que se impuso a las demás en un medio se introdujo después en el otro medio, y viceversa, en los que las mutaciones que les habían dado ventaja anteriormente perdían su valor. De este modo, nuevas mutaciones y, por tanto, nuevas variantes evolucionaron para compensar la desventaja resultante.

Los científicos descubrieron que, en definitiva, las bacterias generaban cepas con la misma configuración genética, que siempre daban lugar a dos variantes distintas, en ambos medios. Las variantes de Pseudomonas capaces de realizar la “diversificación de apuestas” se imponían a aquellas cuyos genotipos se adaptaban simplemente por mutación.

Mientras que los cambios evolutivos suelen suceder a lo largo de generaciones, de forma que los portadores de mutaciones ventajosas prevalecen sobre los que presentan características menos aptas, la “diversificación de apuestas” consiste en producir una generación de crías idénticas desde el punto de vista genético, pero en la que una parte de la descendencia está perfectamente adaptada al medio actual mientras que otra es más apta para condiciones totalmente distintas, lo que les garantizaría la supervivencia en caso de que se produjeran cambios radicales en su entorno.

Este fenómeno se ha observado en organismos muy diferentes, desde bacterias hasta plantas y animales. Los patógenos bacterianos, por ejemplo, presentan variaciones en la superficie celular (lisas y rugosas, por ejemplo), reduciendo así el riesgo de ser detectados por el sistema inmunitario del organismo huésped.

Nuestros experimentos han arrojado pruebas de que la diversificación del riesgo es una estrategia muy eficaz para adaptarse con rapidez a los entornos cambiantes”, aseguró uno de los autores del estudio, el Dr. Christian Kost del Instituto Max Planck de Ecología Química (Alemania). “Si un mismo genotipo genera múltiples variantes al mismo tiempo, puede responder con mayor rapidez a cambios importantes del medio.”

.

Entradas relacionadas:


  1. 19 noviembre, 2009 de 14:30

    Hace poco iba a escribir un post acerca de esta faceta en referencia a las resistencias a los antibaterianos… a ver si un día me pongo.

    Buen post

    😉

  2. 19 noviembre, 2009 de 14:45

    Muy interesante, ahora creo que voy a poder entender el artículo de Nature, jeje 😀

    Muy, muy llamativo, en un medio cambiante descendencia donde unos descendientes están preparados para un medio y otros para otro. Y como el medio cambia en una u otra dirección aleatoriamente, pues ala.

    Oye, ¿esto tampoco no supondría un incremento de la diversidad genética de los individuos? Ya que en un mismo genoma deben equiparse para varias situaciones diferentes. Y tal vez esa sea una de las ventajas de la diploidía, como poco, y la reproducción sexual, ya que nos ponemos 🙄

    Oidun, eso es un tema que puede dar para mucho.

    Por sierto…

    Este término alude a la manera en que ciertos organismos aseguran la supervivencia de su especie en ambientes sometidos a cambios rápidos

    Más que especie, el término correcto debiera ser descendencia, digo yo.

  3. 19 noviembre, 2009 de 20:06

    Y ciertamente, en grupos como las bacterias -desconozco los casos que comentas de plantas y animales-, resulta una estrategia excelente. Sacrificar a parte de la descendencia para garantizar la supervivencia a un cambio en el medio representa una ventaja adaptativa brutal, a pesar de que a primera vista pueda parecer lo contrario.

    Hace un par de meses comentaba con una compañera -que ha veces echa un vistazo por aquí 😉 -, que un carácter adaptativo al que quizá no se le de toda la importancia que tiene es precisamente la plasticidad.

    Muy interesante Manuel.

  4. 20 noviembre, 2009 de 10:23

    Cnidus, en el caso de las bacterias estudiadas, no se ha observado un cambio de la cantidad de información. Uf, lo que he dicho, esto creatas se hace tomar malos hábitos .:lol: Quiero decir que después de secuenciar individuos, de fenotipo diferente, sus genomas eran prácticamente idénticos. La clave está en la expresión génica. Dentro de una colonia bacteriana, no todos los individuos tienen los mismos niveles de expresión génica, ni los enzimas de estos organismos tienen la misma actividad específica…. Es algo curioso que todavía no se ha acabado de entender, ¿control epigenético?, quizás. Pero, ¿cómo se comunican para llegar a estas diferencias de expresión?

    Con algunas especies de Psseudomonas se ha estudiado bastante. El estudio de Pseudomonas aeruginosa (un peligroso patógeno oportunista) es una “locura” para los microbiólogos. Hay que tener una paciencia descomunal para trabajar con ella. Eso se debe a que es capaz de reorganizar su genoma, cambiando por completo el patrón de expresión, se pueden apagar zonas activas y activar zonas del genoma silenciadas. Además estas reorganizaciones producen “frameshifts” que llevan al encendido de secuencias génicas latentes. Y a esa variación hay que unirle lo que pasa en la naturaleza, donde captan plásmidos y fragmentos de genomas y son infectadas por bacteriofagos.
    ¡Y luego dicen que no hay evolución!

  5. jose
    20 noviembre, 2009 de 22:14

    Me parece entender que lo que se ha visto por primera vez no es la estrategia en sí, sino su origen a partir de un proceso de adaptación tradicional. Al parecer los bichitos que empezaron a comportarse de esa manera también tenían más fitness que los demás sin cambiar el ambiente ni nada. Sin embargo, a la hora de afrontar los cambios de ambiente se sirvió de ese recurso para seguir siendo mejor que sus competidores. Es como una exaptación pero a nivel de genes.

    Seguramente he dicho un par de burradas por renglón… 😦

  6. Creata-en-la-cloaca
    20 noviembre, 2009 de 22:25

    Quizas llevaban nanopulseras power-balance…

  7. 20 noviembre, 2009 de 22:40

    Joer Manuel, primero me dices que “no se ha observado un cambio de la cantidad de información” pero con el segundo párrafo me hace tener muchas dudas al respecto. Vamos, que las Pseudomonas son unas bestias pardas que acaparan con todo y hacen lo que quieren con sus genes… 😀

    Pues tampoco es moco de pavo volver a barajar todas tus cartas para emplear tu maquinaria enzimática de otra manera. Visto lo que comentas y dada la gran variabilidad interna de Pseudomonas (también llegó a mis oídos que son una locura, como poco), casi no es sorprendente que disponga ya de tales preadaptaciones…

    Por otro lado, esto es otra demostración de lo importante que es la regulación genética. A este paso se requiere un cambio de CHIP ya, no es tan fundamental lo que tienes sino cómo usas lo que tienes, no es tan importante fabricar nuevos genes como reorganizar los ya presentes. Lo cuál además es mucho más rápido desde un punto de vista evolutiva.

    Jose, creo que no te he entendido del todo… 🙄

    Lo que han realizado estas bacterias es poner en marcha una estrategia reproductora observada previamente en la naturaleza: generar descendencia variable para afrontar ambientes que cambian aleatoriamente en uno u en otro sentido. En vez de jugárselo todo a una carta, juegan con ambas. Que monstruitas.

  8. 20 noviembre, 2009 de 22:43

    Jose: “Seguramente he dicho un par de burradas por renglón…”

    No, si la idea está clara. Lo jodido es encontrar un término equivalente a “fitness”, pero con base epigenética o de regulación. 😀

    El palabro exaptación en cambio es idóneo para describir el caso. No me había dado cuenta, pero sí, efectivamente, de una situación original (adaptativa o neutra) de un rasgo (en este caso la expresión de los genes) se pasa a una situación claramente adaptativa al cambiar el medio.

    Yo diría que sí, que es una exaptación al nivel de expresión de los genes. 😉

    Manuel: “El estudio de Pseudomonas aeruginosa (un peligroso patógeno oportunista) es una “locura” para los microbiólogos.”

    Pues para los usuarios que tenemos una colonia adaptada y resistente viviendo en el oído, ni te cuento. 😆
    PD: Naa, en el fondo son muy majas, solo pican un poco de vez en cuando… 😉

  9. Cronopio
    9 marzo, 2010 de 21:02

    en la fuente citada se afirma :
    Asimismo, la P. fluorescens se aplica a la leche para fabricar yogur.

    Que alguien me diga la marca de esos yogures para comprar otra.

    A mi la explicación más plausible para esas “variedades” o esa “diversificación de apuestas” en unas bacterias que se reproducen por división celular, es el reparto asimétrico de los plásmidos entre las células hijas. El genoma del cromosoma bacteriano será idéntico, pero el genoma de cada célula no y por tanto su fenotipo tampoco. Dada la frecuencia de la presencia de plásmidos en pseudomonas y la asincronía entre la duplicación y reparto de los mismos y la duplicación celular, la posibilidad de transferencia de los mismos entre individuos su integración o no en el cromosoma etc…realmente tenemos una población bastante heterogénea en cuanto a su genotipo.
    Los plásmidos son una apuesta evolutiva de diversificación de apuestas en cualquier población bacteriana que presente el fenómeno. Y dado que lo estudié y experimenté hace más de 30 años en la asignatura de micro de 3º de biología lo considero un fenómeno muy bien establecido y nada novedoso.
    A lo mejor es que no he entendido el artículo, o que el artículo es un resumen pobre. ¿alguna fuente mejor que la cita?
    Eso si, lo de los yogures me ha dejado descolocado.
    Saludos

  10. 9 marzo, 2010 de 21:16

    Cronopio si quieres referencias usa este enlace: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez Rellena la casilla con el término “bet hedging”.

    la P. fluorescens se aplica a la leche para fabricar yogur. Que alguien me diga la marca de esos yogures para comprar otra. 😀

    En España la legislación obliga a que los yogures tengan bacterias vivas. Normalmente sólo se usan bacterias lácticas, pero en otras ocasiones se añaden bifidobacterias, que producen ácidos con sabor peculiar, o la propia Pseudomonas fluorecens que produce muchas lipasas y proteasas que impiden que el producto sea muy denso. Son inocuas e inofensivas. Mejor no te cuento dónde se ponen bacterias y hongos vivos en alimentación 😀

  11. Cronopio
    10 marzo, 2010 de 1:49

    Siento mi ignorancia, pero yo creía que la forma de “estropear” la leche que tiene Pseudomonas (psicrofila y basófila) era lo que se combatía “estropeándola”***(ver cita al pie) con bacterias mesófilas y acidificantes al hacer yogur. Tambien tenía entendido que uno de los riesgos de los quesos elaborados a partir de leche cruda (por otra parte, el único tipo de queso que merece ese nombre cultural y organolépticamente)era la presencia de aminas biógenas generadas entre otras por excesivo crecimiento de poblaciones de pseudomonas. Claro que una buena selección de cepas, proporciones y condiciones de cultivo pueden modificar los fermentados finales para obtener nuevos sabores,texturas etc… pero no creo que se obtenga un buen yogur con pseudomonas como protagonista bacteriano principal. Manuel, no me asusta saber donde se ponen bacterias vivas en alimentación, sólo me chocaba hacer yogures A BASE DE pseudomonas. Claro que los que me gustan a mi posiblemente no tengan. Me gustan particularmente densos, natures y sin azucar que en su composición sólo ponga leche y fermentos lácticos ( ni enriquecidos con nada, ni con leche en polvo semidesnatada ni conservanetes ni estabilizantes ni ni ni ….) Búscalos. Puedes encontrarlos hasta en los grandes supermercados, en algún rincón. descarta las grandes marcas. Dada la dificultad de encontrarlos y las preferencias del resto de mi familia….debo ser un bicho raro al que le gustan las cosas raras y la cerveza de más de 7 grados de alcohol.
    Respecto al bet hedging. En el caso del artículo o me queda claro el mecanismo último por el cual se produce y no queda explicado que sea epigenético. Sigo pensando que los plásmidos pueden representar una forma de bet hedging en una población de bacterias.
    Gracias por el link. Muy útil para ampliar/refrescar conocimientos. De momento no he encontrado ningún artículo que contradiga mi hipótesis de que EN ESTE CASO la causa sea de diferencia genética entre individuos (presencia o no de un plásmido).
    Aunque no estuviera en lo cierto en este caso, los plásmidos como fenómeno general pueden considerarse relacionados con el concepto de bet hedging?
    Y un reto. Asústame con las bacterias aplicadas a la alimentación, si puedes.:-D

    *** Si un yogur es leche ya estropeada ¿Porque tiene fecha de caducidad? ( citado de memoria del imprescindible libro de autoayuda “Manual del perfecto soltero o como tener la casa como un cerdo”

  12. 10 marzo, 2010 de 9:09

    Cronopio, por las Pseudomonas no te preocupes, es un género bacteriano muy extenso y muchas de ellas son inocuas. Algunas son patógenos oportunistas severos, y otras patógenos de plantas, pero otras son muy útiles en alimentación. He trabajo varios años con P. putida, capaz de degradar contaminantes, y te aseguro que te podías beber un cultivo, sin eras capaz de aguantar el asco (por el olorcito que sueltan).

    Si un yogur es leche ya estropeada ¿Porque tiene fecha de caducidad?

    Basicamente porque todos los alimentos tienen que tener ese dato. Pero los yogures duran mucho más que lo dice la etiqueta, al menos aquellos que son naturales (sin sabores). Una práctica que me gusta hacer con los estudiantes es tomar tres yogures naturales,. Uno lo abrimos y lo dejamos abierto a temperatura ambiente, otro lo dejamos cerrado, también a temperatura ambiente y al tercero le añadimos un cultivo de Salmonella. El que no se abre queda perfecto y se puede comer, aunque eso sí está muy ácido por acción de las bacterias lácticas. Al que se le añade la Salmonella se puede ver como ésta va muriendo, bajando su concentración en un par de dias (no aguantan el pH tan bajo), con lo que después de unos dias mantiene la calidad necesaria para ser ingerido, y el que está abierto depende; en la mayoría de las ocasiones no pasa nada, pero si es primavera u otoño pueden aparecer hongos que soportan vivir a pH bajo y puede contaminarlo. Por eso, si un yogur natural cerrado y en la nevera se pasa unos días se puede comer sin problemas, siempre y cuando no te importe que esté un poco más ácido de lo normal.

  13. Noelia
    2 junio, 2010 de 22:55

    alguien me puede indicar como puedo encontrar información sobre el material y reactivos usados, condiciones experimentales, requisitos de los investigadores y de las instalaciones, medidas de seguridad, aplicaciones y avances de este artículo de investigación porque estoy haciendo un proyecto y me sería de gran utilidad.Gracias

  14. 2 junio, 2010 de 23:27

    Aquí está el artículo original de Nature. Tiene una buena parte de la información que pides. El resto (medidas de seguridad, instalaciones, buenas prácticas…) son las habituales de la microbiología.

  15. tiq
    15 diciembre, 2011 de 4:40

    lo siento… puede ser una pregunta bastante tonta… pero que se diferencia esto de la plasticidad???

  16. milu
    9 mayo, 2013 de 0:28

    esta mucho mejor que otras explicaciones esta esta muy bien especificada

  1. No trackbacks yet.
Los comentarios están cerrados.
A %d blogueros les gusta esto: