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Investigadores encuentran sorprendente belleza floral en cultivos bacterianos

Los expertos han descubierto que cuando ciertos microbios se emparejan, surgen impresionantes patrones florales.

Investigadores encuentran sorprendente belleza floral en cultivos bacterianos
Klebsiella pneumoniae, bacteria. / Webconsultas.
Klebsiella pneumoniae, bacteria. / Webconsultas.

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Sara Rada

Sara Rada

La autora, SARA RADA, es colaboradora de MUNDIARIO. Comunicadora social venezolana, ejerce como redactora creativa y productora audiovisual en distintos medios digitales internacionales. @mundiario

Las comunidades microbianas habitan todos los ecosistemas de la Tierra, desde el suelo hasta los ríos y el intestino humano. Si bien los cultivos monoclonales a menudo existen en los laboratorios, en el mundo real, muchas especies microbianas diferentes habitan en el mismo espacio. Investigadores de la Universidad de California en San Diego han descubierto que cuando ciertos microbios se emparejan, surgen impresionantes patrones florales.

En un artículo publicado en una edición reciente de eLife, un equipo de investigadores del Instituto de Biocircuitos (BCI) de UC San Diego y el Departamento de Física, dirigido por el investigador científico y director asociado de BCI, Lev Tsimring, informa que cuando la E. coli no es móvil ( Escherichia coli) se colocan en una superficie de agar junto con la A. baylyi móvil (Acinetobacter baylyi), la E. coli "atrapa una ola" en el frente de la colonia de A. baylyi en expansión.

El agar proporcionó alimento para las bacterias y también una superficie sobre la cual la E. coli no podía moverse fácilmente (haciéndolo no móvil). La A. baylyi, por otro lado, puede arrastrarse fácilmente a través del agar usando patas microscópicas llamadas pili. Por lo tanto, una gota de E. coli pura apenas se extendería durante un período de 24 horas, mientras que una gota de A. baylyi puro cubriría toda el área de la placa de Petri.

Sin embargo, cuando la E. coli y A. baylyi se mezclaron en la gotita inicial, ambas cepas florecieron y se extendieron por toda el área cuando la E. coli no móvil se subió al altamente móvil A. baylyi. Sin embargo, lo que más sorprendió a los investigadores fueron los intrincados patrones de flores que surgieron en la colonia en crecimiento durante un período de 24 horas.

"En realidad estábamos mezclando estas dos especies bacterianas para otro proyecto, pero una mañana encontré un misterioso patrón similar a una flor en una placa de Petri donde un día antes coloqué una gota de la mezcla. La belleza del patrón me sorprendió, y yo comenzó a preguntarse cómo las células bacterianas podrían interactuar entre sí para convertirse en artistas ", dijo Liyang Xiong, un estudiante graduado en el Departamento de Física y autor principal del estudio.

Para descubrir cómo se formaron los patrones de flores, Xiong y su equipo desarrolló modelos matemáticos que tomó en cuenta las diferentes propiedades físicas de las dos cepas, principalmente las diferencias en su tasa de crecimiento, motilidad y fricción efectiva contra la superficie del agar. El análisis teórico y computacional mostró que la formación del patrón se origina en el límite de expansión de la colonia, que se vuelve inestable debido a la resistencia ejercida por la E. coli que se acumula allí.

En áreas donde hay menos acumulación de E. coli, también hay menos fricción, lo que permite que los límites se extiendan más rápido. En las áreas donde hay más acumulación de E. coli y más fricción, los límites se estancan. Esto es lo que crea los "pétalos" de la flor.

Un análisis adicional sugiere que se espera que este tipo de patrón se forme cuando las bacterias móviles se mezclan con una cepa no móvil que tiene una tasa de crecimiento suficientemente alta y / o fricción superficial efectiva, lo que podría tener implicaciones importantes en el estudio de las biopelículas en crecimiento.

Las biopelículas son comunidades de microorganismos, incluidas bacterias y hongos, que se adhieren entre sí y a las superficies, creando matrices fuertes que son difíciles de descomponer. Ejemplos comunes incluyen placa dental y espuma de estanque. También crecen en dispositivos médicos como marcapasos y catéteres. Aprender cómo las bacterias no móviles pueden "adherirse" a las bacterias móviles puede proporcionar información sobre cómo se forman las biopelículas y cómo se pueden eliminar.

"La formación de patrones bacterianos ha sido un área activa de investigación en las últimas décadas", dijo Lev Tsimring, "Sin embargo, la mayoría de los estudios de laboratorio y modelos teóricos se centraron en la dinámica de las colonias de una sola cepa. La mayoría de las bacterias viven en hábitats naturales y en comunidades de múltiples cepas, y los investigadores finalmente están comenzando a buscar mecanismos que controlen su convivencia. Si bien se han identificado una serie de mecanismos bioquímicos de comunicación y cooperación entre especies, descubrimos que la complejidad sorprendente puede resultar de mecanismos de interacción puramente físicos".   @mundiario