Comunicación química planta – bacteria
Ofelia Ferrera-Rodríguez y Randy Ortiz-Castro
Las bacterias utilizan un “lenguaje químico” para comunicarse, lol requieren para ponerse de acuerdo y hacer cosas que solo hacen en conjunto como: regular su densidad poblacional, adueñarse de espacio, defenderse de enemigos o en algunos casos hasta producir luz y. Uno de los sistemas que usan para comunicarse se ha denominado “quorum sensing” o “percepción del acuerdo”, en el cual, producen moléculas, como las homoserina lactonas (HLs) que liberal al ambiente.
Las plantas también son capaces de percibir las moléculas señal que las bacterias usan para comunicarse entre ellas y además son capaces de responder, a través de la producción o modificación de moléculas señal que puedan alterar la comunicación entre las bacterias. El conocimiento y enttendimiento de estas estrategias de comunicaición entre plantas y bacterias nos brindan la base para el desarrollo de estrategias biotecnológicas aplicadas al campo agrícola y al de salud.
El lenguaje químico de las bacterias
¿Has pensado en las diferentes formas de comunicación que usamos?, es realmente muy interesante, podemos transmitir y percibir ideas, sentimientos y emociones de muchas formas diferentes; podemos tener contacto, hacer sonidos, hablar, hacer señas, escribir, dibujar, etc, para lo cual usamos sentidos, habilidades y herramientas diferentes, a su vez, la comunicación puede ser frente a frente o remotamente. Pero para que cualquiera de esas formas de comunicación funcione se necesita que; tanto el que emite el mensaje, como el que lo recibe, tengan el mismo código de interpretación, es decir que hablen el mismo “idioma”, como ocurre entre los buenos amigos; solo así es posible “establecer un acuerdo”, ¿cierto? Lo mismo ocurre entre las plantas y los microorganismos como las bacterias (Figura 1). Aunque siempre imaginamos a las bacterias como organismos solitarios y aislados en su ambiente, en realidad, la mayor parte de su vida se encuentran formando parte de grandes grupos o colonias, y hay cosas que solo hacen cuando se han juntado las suficientes; algo así como cuando en una fiesta se baila “Payaso de rodeo” de Caballo Dorado (no finjas, tú también lo has bailado, ¿no?, quizá eres demasiado joven), si se baila solo, es bastante ridículo, pero ya en grupo es divertido, ¿apoco no?. Bueno, volviendo al tema, las bacterias, hacen en sincronía, cosas que solo logran en equipo. Un gran número de bacterias Gram negativas, usan un sistema de comunicación conocido como “quorum sensing” (QS) para ponerse de acuerdo, en el que cada célula bacteriana, produce y libera al ambiente moléculas señal, como las homoserina lactonas (HLs); y así, cuando se ha juntado la cantidad de moléculas señal “correcta”, ¡bum!, dentro de cada bacteria se prenden, simultáneamente, genes específicos con los que logran cosas tan importantes como: modular su densidad poblacional, producir compuestos con los que forman biopelículas (son algo así como estructuras o departamentos en condominios) que les permiten resguardarse del ambiente o del efecto de los antibióticos que tomamos cuando nos enfermamos. Por cierto, también les sirve para producir antibióticos contra bacterias u hongos enemigos; o bien, para producir sideróforos (que son compuestos que atrapan minerales como el hierro) y en algunos casos para producir luz (en efecto la bioluminicencia que se observa en algunos mares es el resultado del QS). De hecho, ¿sabías que algunas bacterias como Vibrio fischeri que se encuentran asociadas a organismos superiores como peces, calamares y medusas, se comunican a través de este sistema de QS para producir bioluminiscencia? También, mediante QS, la bacteria patógena oportunista de humanos Pseudomonas aeruginosa, produce factores de virulencia para afectar a su huésped (Figura2).
Un idioma químico en comun entre plantas y bacterias
Es genial ¿verdad?, pues lo más emocionante es que las plantas también responden a las moléculas que usan las bacterias para comunicarse entre ellas, ¡Que tal, las plantas entienden parte de lo que se dicen las bacterias! Y también las plantas les mandan mensajes a las bacterias, en un “lenguaje químico” conocido por ellas. Estudios previos, han mostrado como, las raíces de Arabidopsis thaliana (una planta que se usa mucho como modelo para estudiar y entender lo que ocurre en las plantas), pueden percibir las homoserina lactonas producidas por bacterias y se altera el crecimiento de sus raíces (Figura 3).
La planta, además, rompe las HLs con una enzima y uno de los pedazos de esas moléculas, activa la expresión de genes que causan que la planta transpire más, tome más agua y junto con el agua tome más nutrientes del suelo; esto a su vez, hace que ella libere al suelo compuestos que las bacterias usan como alimento o que alteran su sistema de QS y en bacterias patógenas, impiden su multiplicación. Y en casos muy específicos, las plantas producen moléculas que las bacterias transforman para construir moléculas señal muy específicas; por ejemplo: los tomates, zanahorias y cereales producen ácido cumárico y lo liberan al suelo, donde hay una bacteria llamada Rhodopseudomonas palustris que necesita esas moléculas de ácido cumárico para producir Cumaroil-homoserina lactona que es la señal que utiliza la bacteria para coordinar su sistema de QS (Figura 4). El lenguaje de plantas y bacterias se parece al nuestro en que su complejidad le permite funcionar universalmente en algunos momentos, o bien, ser muy particular para ser entendido solo por aquellos que están entablando la comunicación.
Agradecimientos
El presente trabajo forma parte del proyecto de Atención a Problemas Nacionales del CONACYT PDCPN 2015-882 “Comunicación química planta – bacteria y su impacto en la producción agrícola”.
Referencias
- Ortiz-Castro et al., (2008) N-acyl-L-homoserine lactones: A class of bacterial quorum-sensing signals alter post-embryonic root development in Arabidopsis thaliana. Plant Cell and Environment 31:1497-1509.
- Ortíz-Castro R, et al., (2009) The role of microbial signals in plant growth and development. Plant Signal Behav 4: 701–712.
Pie de Figuras
Fig 1. Comunicación y el lenguaje químico de plantas y microorganismos. (Credito: Randy Ortiz-Castro).
Fig 2. Sistema de comunicación celular o quorum sensing. (Credito: Randy Ortiz-Castro).
Fig 3. Respuesta de la planta de Arabidopsis thaliana a la presencia de la molécula bacteriana 3-oxo-C12-HL producida por la bacteria Pseudomonas aeruginosa (Credito: Jared Moctezuma Villalobos del Angel (Fotos) & Randy Ortiz-Castro)
Fig 4. Sistema de comunicación celular de Rhodopseudomonas palustris. (Credito: Randy Ortiz-Castro).
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- Cambio climático, manejo costero y pesca: desafío integral
- Cerca de 15,000 niños beneficiados por el programa Fairchild Challenge coordinado por el INECOL
- La tortuga llanera, una especie clave, símbolo de la Reserva de la Biosfera de Mapimí
- Dos especies de moscas invasoras (Diptera: Drosophilidae) detectadas en las proximidades de Xalapa
- Integridad ecosistémica y congruencia en las políticas de desarrollo: Dos temas para reflexionar en el Día Mundial del Medio Ambiente
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- Desarrollo costero sustentable: desafío de integridad ecológica
- REFLEXIONES
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- 40 años de éxitos: la historia del INECOL
- Drones: observación de fauna y de hábitats desde el aire
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- La fauna silvestre y el monitoreo de enfermedades emergentes
- Dia mundial de la vida silvestre
- Santuario Bosque de Niebla: entre la biodiversidad y la irregularidad
- ¿Quién es el rey del Jitomate?
- El juego como una herramienta para fomentar la conservación de las especies
- Mosquita muerta o glotona
- Cambio climático: La Agenda del INECOL frente a IPCC-2013 y COP-21 2015
- La importancia de la imagen en la conservación de primates
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- Tejocotes mexicanos: algo más que un ingrediente en el ponche
- La Oficina de la UNESCO en México lleva a cabo en el INECOL en Xalapa la reunión internacional Explorando marcos para la conservación del Bosque Tropical: Gestión de la producción y consumo para la so...
- El golfo y las tormentas: atracción fatal
- Los bambúes de México en el siglo XXI
- El Presidente Enrique Peña Nieto inaugura el Clúster Científico y Tecnológico Biomimic
- Jardines de mariposas, una oportunidad para acercarnos a estos maravillosos insectos
- El ADN una herramienta de gran alcance para investigar interacciones ecológicas entre hongos y árboles a nivel de la raíz
- Plan de ordenamiento territorial para Xalapa
- Multi-, Inter-, o Trans- Disciplina. ¿De qué estamos hablando?
- Innovadoras tecnologías para mejorar la calidad del agua con ayuda de plantas y microalgas
- 40 años de éxitos del Instituto de Ecología, A.C.
- El INECOL: 40 años de investigación fructífera
- El INECOL y el Ayuntamiento de Xalapa firmaron un convenio de colaboración para saneamiento del agua
- Manejo ecosistémico de recursos naturales
- Cultiva hongos comestibles
- Adéntrate en el bosque
- Bacterias... la otra historia
- Fue clausurado el ciclo 2014-2015 del programa Fairchild Challenge
- Reconocimientos internacionales a la investigación en el INECOL
- El suelo es la neta del planeta
- El INECOL promueve modelos de generación de proyectos sustentable desde la ciencia: Martín Aluja Schuneman Hofer
- Aliens invasores a la venta: comercio de mascotas exóticas
- Chicatanas: las hormigas que cortan hojas para cultivar hongos
- A favor de conservar la diversidad biológica en los porteros ganaderos
- La comunicación química en la naturaleza: Ecología Química en el INECOL
- ¿Los roedores, enemigos o aliados de los ecosistemas?
- Reconocimiento a la Dra. Patricia Moreno-Casasola por su labor en favor de la ecología
- Frailecillos, chuchos y aguacuros
- El desierto chihuahuense de la Reserva de la Biósfera de Mapimí: ¿se está convirtiendo en desierto lluvioso?
- Conservar o desarrollar ¿es ése el dilema?
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- El Cambio Climático desafiando la integridad ecológica
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- La etnoprimatología: una disciplina que nos ayuda a comprender las relaciones de los humanos con otros primates
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- Las tres R: Una opción para cuidar nuestro planeta
- La situación de la calandria de Fuertes (Icterus fuertesi): una especie veracruzana en riesgo
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- La acumulación de estiércol en los pastizales ganaderos
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- el ocelote: un felino en peligro de extincion
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- CONOCIENDO, CONSERVANDO Y USANDO A LAS ORQUÍDEAS A TRAVÉS DE TALLERES DE CULTIVO A PRODUCTORES DE CAFÉ COMO UNA OPCIÓN DE DIVERSIFICACIÓN DE LAS FINCAS EN LA ZONA CENTRO DE VERACRUZ
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