Team bacteria
Dentro de sus hábitats los microorganismos no se presentan aislados, sino que interactúan con otras especies. Las moléculas secretadas a menudo juegan un papel crucial en estas interacciones microbianas para garantizar la supervivencia. Dentro de este marco ecológico, muchos rasgos microbianos solo pueden establecerse mediante la cooperación de varios organismos. En este sentido, algunas moléculas pueden ser secretadas por una especie y modificadas químicamente por otra para producir un nuevo compuesto.
Así, el cultivo de microorganismos individuales en un entorno de laboratorio puede revelar solo una pequeña fracción del espacio metabólico que se encuentra en la naturaleza. Un análisis de cocultivos microbianos dentro de su contexto ecológico puede revelar nuevas moléculas con funciones biológicas sin precedentes.
El protista Dictyostelium discoideum es un organismo ideal para estudiar la depredación bacteriana en el laboratorio. Como células individuales, estas amebas son atraídas quimiotácticamente por las bacterias y se alimentan de ellas por fagocitosis.
En este trabajo, Zhang y colaboradores aislaron 58 cepas bacterianas distintas de suelo forestal. La capacidad de estas cepas bacterianas para resistir la depredación se evaluó mediante un ensayo de placa, en el que se cultivaron células de D. discoideum en un medio sólido previamente inoculado con la cepa bacteriana.
Mediante una tipificación filogenética basada en la secuenciación del gen 16S rRNA los autores observaron que los rasgos resistentes a las amebas no eran exclusivos de ningún grupo bacteriano en particular. Dado que las defensas contra los depredadores a menudo surgen en comunidades polimicrobianas con miembros individualmente vulnerables, se probaron combinaciones de cepas vulnerables para determinar la resistencia contra D. discoideum.
28 cepas fueron individualmente vulnerables por lo que se realizaron 378 combinaciones por pares, resultando en 11 que podían resistir a la depredación por D. discoideum. Estos 11 pares se fueron siempre entre una cepa de Pseudomonas y una sola cepa de Paenibacillus sp. SZ31.
Para estudiar sus metabolomas, los autores realizaron un HPLC del cultivo Paenibacillus sp. SZ31 y de las 11 cepas de Pseudomonas de forma individual, así como en cocultivo por pares. De los monocultivos de Pseudomonas sp. SZ57 obtuvieron la estructura de una syringafactins (lipopeptido, biosurfactante). Los metabolitos que aparecieron en el cocultivo de Pseudomonas sp. SZ57 y Paenibacillus sp. SZ31 parecían ser productos de degradación por péptidos de las syringafactins.
Para demostrar que estos metabolitos eran realmente el resultado de la degradación de las syringafactins. Ensamblaron los genomas de ambas cepas a partir de las secuencias de genoma completo y las analizaron con la herramienta antiSMASH con el objetivo de buscar clusters de genes relacionados al metabolismo secundario. En el genoma de Pseudomonas sp. SZ57 encontraron el cluster syf requerido para la producción de syringafactins y generaron mutantes sobre este cluster que fueron incapaces de eliminar a D. discoideum.
Para entender si estas cepas bacterianas interactúan en el suelo y para descartar que la resistencia a la depredación sea un artefacto in vitro los autores enterraron un portaobjetos inoculado con las dos cepas en el suelo y posteriormente introdujeron al depredador. Observaron una degradación exitosa cuando la ameba fue introducida en los portaobjetos que únicamente contenían una de las dos cepas bacterianas. En los portaobjetos que contenían las dos cepas se observó la ausencia del depredador. Esto confirmó la capacidad del cocultivo de Pseudomonas–Paenibacillus para sobrevivir en presencia de D. discoideum.
Los autores describieron una interacción cooperativa de bacterias filogenéticamente distantes, que les permite evadir la depredación de D. discoideum. El mecanismo se basa en la secreción de las syringafactins, lipopéptidos producidos por una cepa de Pseudomonas, estos compuestos inducen la producción de peptidasas en una cepa de Paenibacillus, lo que conduce a eliminación de D. discoideum.
Referencia
Zhang, Shuaibing, et al. «Lipopeptide-mediated bacterial interaction enables cooperative predator defense.» Proceedings of the National Academy of Sciences 118.6 (2021).
