Micro-Cazadores, última parte.

Bueno, con esta entrada doy por finalizado el ciclo de bacterias "cazadoras". (Mirar al final para encuesta)
Me lo pensé mucho con esta bacteria, la razón es, que no existe apenas material, no hay casi nada escrito sobre ella, y claro no podría decir todo lo que quisiese. Pero bueno, alguien tiene que españolizar a esta pequeña y sanguinaria bacteria.




Su nombre es Daptobacter. También conocida cómo "la bacteria roedora" (Dapto, roer) ( gnawing bacterium ) Daptobacter, es Gram-negativa, anaerobia facultativa, crece tanto en presencia, como en ausencia de oxígeno. Mide 0.5 x 1.5. um y tiene un único flagelo polar, al igual que Bdellovibrio.


En un principio, su modo de ataque podría ser confundido con el de Bdellovibrio bacterioborus
ergo existen bastantes diferencias. La primera y más notable es el objetivo de su ataque, mientras Bdellovibrio atravesaba únicamente la pared celular, Daptobacter lo atraviesa todo, entrando directamente al "corazón" de su presa.
Una vez dentro se alimenta de ella dejándola hueca, sus principales objetivos pertenecen al genero Chromatiaceae

Chromatiaceae

Otra diferencia importante es el tamaño, Daptobacter es bastante más grande, y su flagelo no tiene vaina.
Respecto a la multiplicación, también existen diferencias, mientras que Bdellovibrio se dividía por "fragmentación" Daptobacter lo hace por división binaria, además es capaz de crecer en cultivos sin presas, cosa que ni Bdellovibrio ni Vampirococcus pueden hacer.

Tampoco hay que olvidarse de las presas, mientras que Bdellovibrio ataca a muchas bacterias heterótrofas Gram negativas. Daptobacter comparte gustos con Vampirococcus, atacando Fototrofas. Chromatiaceae por el lado de Daptobacter y Chromatium por el de Vampirococcus

(Dibujos por Christie Lyons.)

No encontramos mucha más información sobre esta peligrosa bacteria, pero si encontramos algunas interesantes hipótesis.
Una de ellas, relaciona a Daptobacter con el origen de las mitocondrias en eucariotas.
Las mitocondrias son unos orgánulos que tenemos la mayoría de los "animales", nos permiten respirar y obtener energía, pero lo curioso es que tienen algunas peculiaridades, como ADN propio, división por fisión binaria relativamente independiente de la célula, membrana propia y ribosomas bacterianos.
Esta hipótesis propuesta por Lynn Margulis nos describe la aparición de las célula eucarioticas como consecuencia de la sucesiva incorporación de diferentes bacterias de vida libre. Daptobacter sería el ejemplo para la mitocondria. Quizás no desde la perspectiva de una célula comiéndose a Daptobacter. Sino más bien, de la "tregua" entre células atacadas por Daptobacter, y él mismo.

Respecto a la ecología otra teoría cada vez más extendida nos habla de Daptobacter y Vampirococcus, como los principales consumidores primarios. Ya que aunque, protozoos, nematodos o rotíferos, también se alimentan de bacterias fotosintéticas. Estos no son suficientes para "controlar" las poblaciones de productores primarios bacterianos. (Guerrero et. al. Evolution and Microbiology, 2142)

Es curioso extrapolarlo a "nuestro mundo". Pensad un momento, en nuestro macro mundo, los productores primarios están quietos, son plantas y árboles. Seres inmóviles y casi pasivos. Así pues los consumidores primarios, herbívoros han evolucionado en consecuencia. No tienen necesidad de ser agresivos ni acechar a sus presas (que son plantas). Sin embargo en el micro mundo, los productores primarios, son enormes bacterias fotosintéticas que se mueven continuamente, así pues las las vacas y ñús del micromundo han evolucionado para ser rápidas y letales. Es increíble como actúan las presiones selectivas de la evolución.


Con esto doy por finalizado este aspecto, pero en lo referente a Daptobacter dejo abierta la posibilidad de ampliar la información. Ya que estoy a la espera de conseguir en papel el Predatory prokaryotes: Predation and primary consumption evolved in bacteria. De lectura obligatoria para todo el interesado en estos aspectos. Pero mientras no lo tenga en mis manos, esto es todo lo que puedo ofreceros.



Bueno, ahora y hasta principios de 2010, pondré una encuesta para ver quien se convierte en el "Rey de la micro-selva 2010-2011"


Primer candidato: Bdellovibrio Bacteriovorus
Segundo candidato: Vampirococcus
Tercer candidato: Myxococcus xanthus
Cuarto candidato: Daptobacter

(Encuesta justo debajo de Darwin en la derecha del bloj)

Links & referencias:
-http://www.eol.org/pages/972590
-http://aem.asm.org/cgi/reprint/56/2/357.pdf
-Microcosmos: four billion years of microbial evolution. Lynn Margulis, Dorion Sagan (129-130)
-Predatory prokaryotes: Predation and primary consumption evolved in bacteria RICARDO GUERRERO
-http://www.pnas.org/content/83/7/2138.full.pdf
- Agradecimientos a Christie Lyons.

Micro-Cazadores, Tercera parte.

Myxococcus xanthus

Está anocheciendo en la tundra, una pobre levadura en pleno proceso de gemación, y lejos del anaeróbico lugar de sus sueños acaba de sentir una misteriosa presencia.
Alguien le observa desde las sombras. El miedo la posee, los sonidos salvajes pueden ser cualquier cosa, incluso se le corta la ruta de ender meyerhof que tan feliz estaba haciendo.

-Tranquila, tranquila... se repíte para si misma la pobre levadura. Si fuese un enorme protozoo ya lo habría visto... y las bacterias sólo se atacan entre ellas ! Yo soy eucariotica...
Pero la realidad es que algo se mueve lentamente a su alrededor, los aullidos en medio de la micro-noche dan paso a sonido de pilis que pisan la nieve a toda velocidad y cual manada de lobos furiosos, los Myxococcus xanthus caen sobre la levadura, comenzando a secretar enzimas y antibióticos, digiriendo entre todos a la pobre y asustada levadura.

Y es que así es cómo se los conoce popularmente, como "la manada de lobos" ("Wolfpack") Myxococcus xanthus es una bacteria Gram negativa perteneciente al Phylum Proteobacteria, a la clase Delta Proteobacteria y al orden Myxococcales

La razón de su increíble importancia y fama, es su modo social de alimentación y caza, ya que lo hacen en grupo, como si fueran un único organismo pluricelular.

Confocal image of myxococcus xanthus cell group

Es uno de los casos más claros de quorum sensing system, o comunicación bacteriana. Las M. xanthus rodean a su futura presa y no comienzan el ataque hasta que son suficientes.
El ataque consiste en la secreción de sustancias muy variadas, como enzimas hidrolíticos, antibióticos, u otros metabolitos. Gracias a los cuales pueden degradar desde madera a levaduras, pasando por todo tipo de enterobacteria y otros micro-seres propios de los suelos.

Como decía la principal diferencia entre esta bacteria y el resto de los procariota, es su complicada vida social, y su modo "puricelular". Cuando la comida abunda, M. xanthus se mueve en enjambres atacando a sus presas cual manada de lobos hambrienta.
En grupo el aprovechamiento de los nutrientes es mucho mayor que por separado. Y es importante recordar que tanto el movimiento como la "caza" están completamente coordinados cual ejercito profesional.

Kaiser, D. (2003). "Coupling cell movement to multicellular development in myxobacteria." Nat Rev Microbiol 1: 45-54.

Cuando la comida empieza a escasear, M. xanthus activa un sistema de auto-protección, el cual de manera escrupulosamente ordenada comienza a formar unas estructuras llamadas cuerpos fructíferos, dentro de los cuales más de diez mil afortunados se convertirán en esporas resistentes, que podrán pasar un largo tiempo en standby esperando que vuelva a abundar el alimento.

multicellular fruiting bodies.

Photo: Jürgen Berger, MPI for Developmental Biology

Entre las cosas más sorprendentes de M. xanthus está su manera de desplazarse por "Social gliding motility" Esta forma de desplazamiento no requiere flagelos ni cilios. Se basa en los "pili"

Para entenderlo, imaginaos una larga fila de gente, imaginaos que lanzáis una cuerda al que tenéis delante y tiráis de ella hacia vosotros. Lo mismo hace el de detrás vuestra. Y así vaís moviéndoos con ayuda del compañero más cercano. Este movimiento se llama movimiento S o social, y es fundamental para formar los cuerpos fructíferos. Algunos mutantes deficiente en los pili, o en las membranas, han demostrado su incapacidad para poder formarlos.


Existe otro movimiento, un movimiento A (o de aventura) Mientras el movimiento S era para grandes grupos de bacterias, el A se refiere a los pequeños grupitos bacterianos que se desplazan por medios sólidos. Se trata de un movimiento en forma de olas (podéis verlo en la segunda imagen, wave formation)

Toda esta complejidad está por supuesto presente en su código genético, que era el más grande en procariotas 9.14 Megabases, hasta el descubrimiento del genoma de Sorangium cellulosum de 12.3 Megabases.
El genoma de M. xanthus está ya secuenciado y disponible en el NCBI.


Actualmente, esta bacteria se encuentra en estudio para por ejemplo, producir industrialmente antibióticos y sustancias muy efectivas contra algunos canceres.
También como biocontrol, contra los hongos que atacan a los cultivos.


Fuentes:

http://www.mimg.ucla.edu/faculty/shi/Myxo.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Myxococcus_xanthus

http://www.mpg.de/english/illustrationsDocumentation/multimedia/mpResearch/2007/heft04/015/index.html

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=genomeprj&cmd=Retrieve&dopt=Overview&list_uids=1421

Micro-Cazadores, Segunda parte.

Bueno, esta entrada tendría que haber salido bastante antes del horno, y casi habría ido a juego con mi disfraz de vampiro en jalogüin, pero el tiempo últimamente es uno de mis bienes más escasos, le dedicaría más tiempo a esto si me diesen algún que otro crédito, pero qué se le va a hacer !


Continuando con la temática de bacterias cazadoras, le llega el turno a Vampirococcus.
Si, Vampirococcus a secas. y es que según el Phylogenetic Diversity and Evolution of Predatory Prokaruotes, la filogenia de esta bacteria es aún desconocida.

Hablando de lo conocido, podemos ver que es una bacteria gram negativa tipo coco de 0.6 μm, es aerobia facultativa, lo que quiere decir que le gusta estar en sitios con oxígeno, pero bueno si hay que irse a algún lugar poco oxigenado para comer, se hace el sacrificio.

El principal hábitat de vampirococcus son los lagos meromícticos, cerca de las zonas donde habitan las bacterias púrpuras del azufre.

Esquema de lago meromíctico y ciclo del azufre

Las bacterias púrpuras, en especial las Chromatiales son organismos anaerobios o microaerófilos. A diferencia de las plantas, no usan agua como agente reductor, así que no producen oxígeno. En lugar de O₂ usan H₂S. En otras palabras, usan la luz cómo las plantas o las algas para producir su alimento. Pero aún no son tan eficientes energéticamente, y en lugar del agua usan el azufre como materia prima, por decirlo de alguna forma.

(Chromatium spp.)

Pero bueno empecemos con lo divertido, el proceso de "caza".
Por su nombre ya os imaginareis por donde va la cosa. Vampirococcus se concentra en la zona más baja del hábitat de Chromatium spp. La razón para colocarse en la zona más baja parece obedecer a fines estratégicos de caza. En la zona más baja las bacterias púrpuras están en peores condiciones, quizás más débiles.
Aún no se sabe si localiza a su presa, o sólo se coloca en una zona en la cual es muy probable el encuentro fortuito.
El caso es, que una vez se encuentran Vampirococcus se pega a su presa y usando unos puentes citoplasmáticos penetra la membrana de nuestro pobre y fotosintético amigo. Vampirococcus clava sus puentes citoplasmáticos a modo de dientes, y baila tranquila y lentamente mientras va succionando todo el juego (citoplasma) de la pobre y enorme bacteria purpura.

Quizás alguno penséis, "lo único que hace es chupar la "sangre", ese nombre se lo debieron dar para llamar la atención, cuando podrían haberla llamado garrapatacoccus, o sanguijuelacoccus."

Pero hay una razón. Las bacterias púrpuras se conocen por ser uno de los géneros con bacterias de mayor tamaño. Mientras que Vampirococcus es pequeñísima. Para hacernos una idea, si Vampirococcus midiese medio metro, una bacteria púrpura podría medir perfectamente quince o veinte metros.

Con esta diferencia de tamaños, podríamos pensar en Vampirococcus cómo en una pulga chupa sangre, pero nada más lejos de la realidad. Vampirococcus una vez empieza a succionar el citoplasma de su presa, no para hasta dejar sólo la carcasa vacía. Además casi cómo ocurría en el caso de Bdellovibrio, mientras Vampirococcus va alimentándose, se divide. Es más, según parece no puede dividirse si no es matando y alimentándose de otras bacterias.


Por último me gustaría añadir que en todas las fuentes consultadas nombran a España como lugar de estudio, concretamente los lagos situados en el norte. Dudo que sea exclusiva de aquí. Pero está bien eso de ser referencia de vez en cuando.

Vampirococcus en acción

Referencias:


http://www.springerlink.com/content/q6t867292x85166r/ (Chromatium minus y Vampirococcus)

http://www.springerlink.com/content/xw70vp5566558m45/

http://www.bio.ku.dk/nuf/research/sulfur.htm (bacterias púrpuras, imagen)

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC323246/pdf/pnas00311-0181.pdf (guerrero)

http://web.mst.edu/~microbio/BIO221_2007/Vampirococcus.htm (en inglés)

Micro-Cazadores, Primera parte.

Cuando pensamos en los más terribles depredadores, solemos imaginar: tiburones blancos, cocodrilos, leones, mantis, tarantulas... Casi nunca (bueno lo del casi es retorico) pensamos en bacterias.

Pero existen una serie de representantes procariontes que en su sed de sangre, nos demuestran que en la micro-sabana también se vive el día a día bajo un peligro constante.

Aún no he decidido quien puede ser el "Rey de la micro-selva" así que poco a poco pasaré a presentar a los tres candidatos, y después, ya veremos quien obtiene ese preciado título.

Bdellovibrio Bacteriovorus

Es la primera candidata, además es una de mis bacterias favoritas.



Bdellovibrio es una Delta Proteobacteria , microaerófila/aerobia, gram negativa de morfología espiral/curva. Con un metabolismo quimio-organo-heterótrofo, vamos como nosotros, que usan compuestos orgánicos como fuente de energía y de electrones.
Es una de las más pequeñas con un tamaño de 0.35 micro metros de ancho por 1'2 micro metros de largo.
Esta longitud la consigue gracias a su larguísimo flagelo polar el cual está protegido por una extensión de su membrana en forma de vaina.

Bdellovibrio se encuentra nadando en aguas frías, aguas marinas, o incluso en suelos húmedos. bueno, más que nadar atraviesa el agua como si fuese un torpedo.

Y ahora viene lo divertido, o lo terrible si eres una Escherichia coli. Bdellovibrio nada a una velocidad increíble, 100 veces su longitud por segundo, según la última revisión del Prescott, Bdellovibrio usa un sistema de "quimiotaxis" para buscar zonas con abundante concentración de bacterias Gram negativas.

Digamos lo de otra forma, "Bdellovibrio circula por su territorio, olisqueando, buscando a sus gordas y torpes presas. Cuando las huele, se lanza siguiendo la pista a una velocidad tremenda. Si un humano fuese capaz de nadar a una velocidad equivalente, nadaría a unos 650 km/h. Pero la cosa no queda ahí, además gira a 200 revoluciones por minuto. Lo que la convierte en un micro-torpedo". Me pregunto si se verá afectada por la cavitación....

Dejando de lado la metáfora, seguimos con el ataque. La bacteria objetivo no puede hacer nada por evitarlo, y recibe un impacto brutal, que la desplaza y la hace girar sobre si misma.
En este punto, Bdellovibrio comprueba que su objetivo es "comestible" ya que aunque se puede guiar a zonas con alta concentración de presas, lo mismo termina chocando contra un protozoo, o a saber con que...
Si la presa no es "comestible" se suelta de ella, y continua nadando. Pero si es la adecuada, comienza un ritual.

-Primero, penetración.
Bdellovibrio sintetiza lisocimas, peptidasas y otros compuestos para conseguir entrar dentro de la pared de la bacteria*. Cuando está dentro de la pared, que no dentro del citoplasma, pierde el flagelo, y tapa el hueco por el que entró para evitar que la pobre bacteria colapse. Además este "tapón" avisa a otros Bdellovibrios que la presa está ya "pillada"

-Segundo multiplicación.
Comienza a degradar el citoplasma de la bacteria, alimentándose de ella, y aprovechando esa energía para alargarse y crecer.

-Tercero liberación.
Una vez agotado el alimento, el largo Bdellovibrio, se divide en varios individuos (de 3 a 7). Estos vuelven a crear su flagelo y se liberan, corriendo a buscar nuevas presas.

Bdellovibrio en amarillo.

Es importante decir, que Bdellovibrio no es un parásito obligado. Quiero decir, que no tiene carencias enzimaticas ni estructurales. Posee todo lo necesario para vivir sin matar. Pero matar es mucho más rentable (y saludable para el ecosistema). Aún así, si no hay presas no suele reproducirse. Digo suele, pues con relativa infrecuencia aparecen Bdellovibrios facultativos que se reproducen sin necesidad de hospedador.





*Para los no iniciados, la mayoría de las bacterias poseen aparte de su membrana, una pared externa. Esta pared es distinta en las gram negativas y en las gram positivas. Pero sirve prácticamente para lo mismo en ambas, de protección, de unidad de comunicación, también para ser más patógenas, etc...


Foto del ciclo cortesia del Max-Planck : http://www.mpg.de/bilderBerichteDokumente/dokumentation/pressemitteilungen/2004/pressemitteilung200401231/index.html

Conan the bacterium

Deinococcus radiodurans es una bacteria gram positiva perteneciente al filo Deinococcus thermus. Filo que nos ha dado grandes promesas cómo, Thermus acuaticus gracias a la cual tenemos fácil acceso a la técnica del PCR (sin la cual CSI no existiría y bastantes criminales estarían en la calle)
Pero bueno, hablando de D. radiodurans, lo primero que podría sorprendernos son sus hábitats.

• -Vertederos
• -Granito degradado en el antártico
• -En el simple polvo de una habitación
• -Basura nuclear
• -Refrigeradores de centrales nucleares
• -En el instrumental medico esterilizado mediante radiaciones ionizantes.

Esta enorme resistencia a la radiación fue su carta de presentación en 1956, cuando unos científicos descubrieron sorprendidos vida en una lata de carne que había sido bombardeada con radiación gamma suficiente para acabar con cualquier rastro de vida. Gracias a esa enorme y terrible resistencia se ganó el mote de "Conan the bacterium" Según los datos de la wiki, esta bacteria es capaz de soportar 5.000 Gy sin ningún problema, y seguramente sea capaz de soportar sesiones de más de 15.000 Gy, con una alto número de supervivientes viables.

Para hacernos una idea un humano estándar, quedaría fatal tras
recibir 4 Gy, y moriría inevitablemente tras recibir tan solo 10 Gy de radiación. Pensando en la resistencia a la radiación, lo primero que se suele mirar es el ADN. En ese aspecto, D. radiodurans es la bacteria récord del mundo (literalmente aparece en el libro guiness).

Para empezar posee de 4 a 10 copias de material genético (Bacteria prevenida...) además, cuenta con una increíble velocidad de reparación de dicho material, en el tiempo que Escherichia coli repararía unas 4 copias de su material genético, D. radiodurans es capaz de reparar 500.

Para terminar, esta bacteria condensa su ADN en forma de toroide, lo que ayuda a la localización de errores más que si estuviera disperso.

Toroide

Toda esta enorme resistencia a la radiación, no es más que una ventaja colateral de la resistencia a la desecación.

Gracias a proteínas como las LEA (late embryogenesis abundant).
Estás proteínas actúan como chaperonas o escudos proteicos defendiendo al individuo, de choques térmicos, desecación, radiación, etc. Además estás proteínas se han probado en tomates y arroz transgénicos para aumentar su resistencia al estrés por congelación o la desecación. Pero no sólo han sido los tomates destinatarios de la ingeniería genética, D. radiodurans también ha sido propuesta como candidata a basurera nuclear, modificando parte de su ADN se espera que pueda ayudar a la degradación de iones de mercurio y tolueno procedente de las centrales nucleares.

Sus ribosomas también son resistentes a la desecación y por endea la radiación. La subunidad 50S de esta bacteria posee una conformación similar a la de la archea Haloarcula marismortui que habita en el mar muerto en condiciones en las que la salinidad está en puntos de saturación.

Unidad 50S de D. radiodurans

Probablemente, poco a poco se sigan descubriendo más aspectos increíbles de esta bacteria vikinga, y en un futuro como dicen muchos, se convierta junto a los tartígrados en una de las primeras colonas de marte.

Links :D

-Foto de D. radiodurans
-Atlas del genoma :http://wishart.biology.ualberta.ca/BacMap/graphs_cgview.html
-La wiki: http://es.wikipedia.org/wiki/Deinococcus_radiodurans
-Max Plank: http://www.molgen.mpg.de/~ag_ribo/ag_franceschi/franceschi-projects-50S.html
-NCBI: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12522252?dopt=Abstract
-BMC: http://viaclinica.com/article.php?pmc_id=1274311
-PDB: http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=1NKW