Los científicos cultivaron microbios en un experimento de laboratorio y desarrollaron un nuevo sentido: Heaven32
Las bacterias pueden desarrollar una mayor sensibilidad a los niveles de ácido cuando se exponen a diferentes condiciones ambientales extremas en el laboratorio, según muestra un nuevo estudio.
Este sentido desencadena una cascada de expresión genética diferente, lo que permite a los microbios reconfigurarse ante los extremos en constante cambio.
Desde las células más pequeñas hasta las ballenas más grandes, toda la vida enfrenta el desafío de unas condiciones ambientales en constante cambio y ciclado.
Para entender mejor cómo podemos llegar fisiológicamente a tales extremos, la microbióloga Sarah Worthan de la Universidad de Vanderbilt en Nashville y su equipo presionaron Escherichia coli bacterias al extremo.
Algunas de las poblaciones de bacterias fueron capaces de desarrollar rápidamente mutaciones genéticas que las ayudaron a prosperar. Cánceres Aprovechar también las mutaciones resultantes
“Nuestros resultados sugieren [these mutations] “Puede servir para coordinar rápidamente respuestas fisiológicas complejas a través de la detección del pH y arrojar luz sobre cómo las poblaciones celulares utilizan señales ambientales para coordinar respuestas rápidas a entornos complejos y fluctuantes”, dijeron los investigadores. escribe en su papel.
Worthan y sus colegas crearon su intensa versión experimental de los cambios ambientales exponiendo 16 poblaciones de Escherichia coli a episodios de inanición extrema y prolongada antes de transferirlos a un entorno nuevo y rico en nutrientes y repetir el proceso.
A medida que los microbios morían de hambre, se acumulaban desechos metabólicos, lo que provocaba cambios drásticos en el pH ambiental. A continuación, las bacterias recibían un nuevo impulso con nuevos recursos cada 100 días, lo que reproducía el ciclo de abundancia y escasez que la vida suele afrontar en el mundo real.
En siete de las poblaciones bacterianas se produjo un cambio en un único componente de la proteína y se extendió, principalmente durante los primeros 300 días del experimento. Este cambio de aminoácidos de un arginina A un histidina ocurrió en la proteína Rho, una molécula involucrada en decirle a la maquinaria de producción de proteínas de la bacteria cuándo detener la producción.
“Esta mutación en ro “Surgió repetidamente en nuestras culturas evolutivas de laboratorio”, explica Megan Behringer, microbióloga de la Universidad de Vanderbilt.
“Regresamos a nuestros datos genómicos y notamos que cada mutación en ro Ocurrió simultáneamente con una mutación en un gen llamado ‘ydcI
La proteína Rho normal ayuda a las células bacterianas a funcionar mejor en condiciones de abundancia, pero es un obstáculo cuando su dueño enfrenta una hambruna. Worthan y su equipo encontraron ydcI permitió que las células toleraran mejor los cambios en la proteína Rho.
El ydcI La mutación parece responder a los cambios de pH, por lo que actúa como un interruptor que se activa ante cambios en el entorno y desencadena cambios en las células individuales.
“Aunque las bacterias interactúan entre sí a través de su entorno extracelular, las células individuales tienen cierto control sobre sus entornos intracelulares”. dice Bratton-en-leyenda
Estos genes trabajan juntos para permitir que las células se adapten fisiológicamente con mayor facilidad a las condiciones ambientales en constante cambio. El equipo encontró varios ejemplos del mismo mecanismo en la naturaleza.
“Lo encontramos en este patógeno desatendido, Bartonella bacilliformisque causa la enfermedad de Carrión en los valles andinos de América del Sur”, dice amplificador
“Esta especie de bacteria Ya se sabía que el sentido del pH ya que debe adaptarse rápidamente desde el alto pH del intestino del insecto al pH neutro de la sangre humana cuando se transmite por su vector, la mosca de arena”.
Ser bueno en adaptarse de esta manera ayuda a las células a superar a otras, como vemos con cáncerLos cánceres también parecen utilizar un mecanismo similar para aumentar su pH interno, creando una cascada de expresión genética diferente que luego se utiliza para remodelar el entorno celular que los rodea.
Estos resultados ilustran “el poder de la evolución experimental para identificar mutaciones funcionalmente importantes relevantes para los entornos naturales”, afirman Worthan y su equipo. concluir.
Esta investigación fue publicada en PNAS.