Vés enrere

Els bacteris s'alimenten per torns quan es troben en situacions d'escassetat

Els bacteris s'alimenten per torns quan es troben en situacions d'escassetat

Les comunitats bacterianes adopten una estratègia de temps compartit per millorar l'eficàcia del consum. El mecanisme, descobert per investigadors de la UPF i de la Universitat de Califòrnia a San Diego, és comparable al de la multipropietat dels apartaments de vacances.

06.04.2017

Dos biofilms creixent en la mateixa càmera de microfluídica - UPF - UCSDLa idea de compartir apartaments de vacances entre diversos propietaris ha estat molt popular durant dècades: és l’anomenada multipropietat. Ara, científics de la Universitat de Califòrnia a San Diego i de la Universitat Pompeu Fabra (UPF) a Barcelona han descobert que les comunitats de bacteris han estat fent servir una estratègia similar durant milions d'anys.

Els investigadors, entre els quals s’hi troba el professor de la UPF Jordi García-Ojalvo, es van preguntar què fan comunitats bacterianes veïnes quan els nutrients escassegen i van trobar que, en aquest escenari, els bacteris adopten una elegant estratègia de temps compartit en la qual alternen els períodes d’alimentació per a maximitzar l’eficàcia del consum. L’estudi es publicarà el 6 d'abril a la revista Science.

“El que és interessant aquí és que aquests bacteris simples i unicel·lulars semblen criatures solitàries, però quan formen part d'una comunitat mostren comportaments molt dinàmics i complexos normalment atribuïts a organismes més sofisticats o fins i tot a xarxes socials”, comenta Gürol Süel, director associat del centre de Biologia de Sistemes de San Diego. “És el mateix concepte de temps compartit utilitzat en els apartaments de vacances, la informàtica i altres aplicacions socials”.

El 2015, Süel, García-Ojalvo i els seus col·legues van descobrir que les comunitats estructurades de bacteris, conegudes com a biofilms, utilitzen senyals elèctrics per comunicar-se de forma molt semblant a com ho fan les neurones. Ara, aquest nou estudi investiga com interactuen dues comunitats de biofilms. Mitjançant models matemàtics i experiments utilitzant tècniques de microfluídica i microscòpia time-lapse, els investigadors han descobert que comunitats de biofilms veïnes participen en comportaments sincronitzats a través d'aquestes senyals elèctrics.

Els experiments revelen que quan els biofilms es troben en una situació de quantitat limitada de nutrients, alternen els seus períodes d’alimentació per tal de reduir la competència i evitar col·lapses en el consum. “És comú que els sistemes vius operin a l’uníson, però aquí vam demostrar que funcionar per torns també pot proporcionar un benefici biològic”, comenta Jordi Garcia-Ojalvo, catedràtic de Biologia de Sistemes de la UPF.

“Aquests bacteris es troben gairebé a tot arreu: des les dents fins als desguassos. És curiós com aquests organismes tan simples van desenvolupar fa dos mil milions d’anys la mateixa estratègia de temps compartit que nosaltres, els éssers humans, estem fent servir ara en tot tipus d’àmbits”, conclou Süel.

 

Oscil·lacions alternades entre dos biofilms creixent en la mateixa càmera de microfluídica - UPF - UCSD

Situació d’escassetat de nutrients. Pel·lícula d’oscil·lacions alternades entre dos biofilms de Bacillus subtilis creixent en la mateixa càmera de microfluídica. El color cian representa la fluorescència emesa pel colorant de potencial de membrana Thioflavin T. (UPF-UCSD)

 

Els coautors de l’article són Jintao Liu, Daisy Lee i Joseph Larkin, de la Divisió de Ciències Biològiques de la UC Sant Diego, i Rosa Martínez-Corral i Marçal Gabalda-Sagarra de la Universitat Pompeu Fabra.

L’estudi ha rebut finançament del Centre de Biologia de Sistemes de San Diego (Estats Units), la Fundació Nacional de Ciències (EUA), l’Institut Nacional de Ciències Mèdiques Generals (Estats Units), l’Agència de Projectes d'Investigació Avançada de Defensa (DARPA, Estats Units), l’Institut Mèdic Howard Hughes a través del programa Faculty Scholars de la Fundació Simons (Estats Units), una beca de la Fundació Simons de la Fundació Helen Hay Whitney (Estats Units), el Premi a la Trajectòria de la Interfície Científica del Fons Burroughs Wellcome (Estats Units), el Ministeri d'Economia i Competitivitat d’Espanya (MINECO) i FEDER, la Generalitat de Catalunya, el programa ICREA, el Programa "Maria de Maeztu" a les Unitats d'Excel·lència en Investigació i Desenvolupament (Ministeri d'Economia i Competitivitat), la Fundació "la Caixa" i el Ministeri d'Educació, Cultura i Esports (Espanya).

 

 

Article de referència: Jintao Liu, Rosa Martinez-Corral, Arthur Prindle, Dong-yeon D. Lee, Joseph Larkin, Marçal, Gabalda-Sagarra, Jordi Garcia-Ojalvo and Gürol M. Süel. Coupling between distant biofilms and emergence of nutrient time-sharing. Science, Abril 2017.

 

Imatge 1: Imatge de dos biofilms de Bacillus subtilis creixent en la mateixa càmera de microfluídica. El color cian representa la fluorescència emesa pel colorant de potencial de membrana Thioflavin T. (UPF-UCSD)

Categories: