Pop una bacteria en una placa de Petri en un medio nutriente de agar y continuará con su negocio, creciendo a su manera especial.
Escherichia coli crece bonita lenta pero constantemente en grupos. Acinetobacter baylyi, por otro lado, se mueve rápido, extendiéndose en todas las direcciones hasta que cubre toda la placa de Petri en 24 horas
Pero, ¿qué sucede cuando los pones en una placa de Petri mezclados? Bueno, sucede algo maravilloso. Se combinan para extenderse hacia afuera en un patrón de pétalos desde un depósito central.
El descubrimiento de esto se hizo por accidente y llevó a los investigadores a examinar la dinámica del crecimiento bacteriano para descubrir cómo se hace el patrón.
"En realidad estábamos mezclando estas dos especies bacterianas para otro proyecto, pero una mañana encontré un misterioso patrón de flores en una placa de Petri donde un día antes coloqué una gota de la mezcla". dicho biofísico computacional Liyang Xiong de la Universidad de California, San Diego.
"La belleza del patrón me sorprendió, y comencé a preguntarme cómo las células bacterianas podrían interactuar entre sí para convertirse en artistas".
(Xiong et al., ELife, 2020)
Para resolverlo, el equipo recurrió al modelado matemático. Entraron en las propiedades físicas de las dos bacterias: su tasa de crecimiento, morfología y fricción efectiva.
A. baylyi puede moverse tan rápido porque tiene cerdas pequeñas como pelos llamadas pili que actúan como piernas, impulsándolo hacia donde necesita ir. Esta habilidad para moverse se llama motilidad. Por el contrario, E. coli No tiene pili. No es móvil.
Cuando las dos bacterias se colocan en la placa de agar, E. coli cabalga la ola exterior en expansión de la A. baylyi, y esto es lo que produce el patrón, encontró el equipo. El arrastre producido por el E. coli desestabiliza ese límite.
Donde hay menos E. coli, el A. baylyi la colonia empuja hacia afuera más rápido; pero mayores concentraciones de E. coli
El mismo efecto debe ser observable cuando dos bacterias se mezclan, si una es móvil y la otra no móvil.
Este descubrimiento podría ser un efecto divertido para artistas microbianos para jugar (ve a ver ese enlace, es muy divertido), pero la investigación también tiene un beneficio práctico. Por un lado, puede ayudar a los científicos a comprender los patrones complejos observados en las colonias bacterianas en la naturaleza.
(UC San Diego)
También hay beneficios potenciales para la salud. Las bacterias pueden ser un gran problema cuando se trata de dispositivos médicos e implantes a largo plazo, como marcapasos y catéteres. Pero al estudiar los patrones de múltiples bacterias que se propagan juntas, podría ayudar a los científicos a encontrar formas de mitigar el problema.
"La formación de patrones bacterianos ha sido un área activa de investigación en las últimas décadas". dijo el biólogo computacional Lev Tsimring de la UC San Diego.
"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 en hábitats naturales viven en comunidades de varias cepas, y los investigadores finalmente están comenzando a buscar mecanismos que controlen su convivencia".
"Si bien se han identificado varios mecanismos bioquímicos de comunicación y cooperación entre especies", Tsimring dijo, "descubrimos que una sorprendente complejidad puede resultar de mecanismos de interacción puramente físicos".
La investigación ha sido publicada en eLife.