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Modelos informáticos de las interacciones entre las bacterias marinas

Las interacciones entre microorganismos marinos, como la simbiosis, la competencia y la alelopatía determinan la estructura y la función de las comunidades bacterianas. Sin embargo, estas interacciones siguen siendo poco conocidas, a pesar de la importancia que conocerlas a fondo para predecir cómo responderán las comunidades bacterianas a los cambios en el planeta.
Modelos informáticos de las interacciones entre las bacterias marinas
El objetivo del proyecto financiado por la Unión Europea MICROBES-2-MODEL (Marine microbial interactions - physiology, genomics and ecological modelling) era cerrar esta brecha en el conocimiento. Los investigadores estudiaron las interacciones entre Prochlorococcus, el organismo fotosintético más pequeño y abundante en los océanos, y bacterias marinas heterótrofas del género Alteromonas y emplearon los datos obtenidos para desarrollar y evaluar modelos matemáticos de interacciones bacterianas.

En primer lugar, los investigadores estudiaron tanto los mecanismos de interacción de Prochlorococcus y cepas heterótrofas de Alteromonas como sus respuestas fisiológicas en conjuntos de cocultivos líquidos. Los resultados revelaron que una cepa de Alteromonas, HOT1A3, mejoraba el crecimiento de la cepa MIT9313 de Prochlorococcus, aunque a partir de un determinado umbral lo inhibía. Sin embargo, no se detectó dicha inhibición entre esta cepa de Alteromonas y una cepa diferente de Prochlorococcus, MED4, o entre cepas HOT2G3 de Alteromonas y ninguna de las cepas de Prochlorococcus estudiadas.

Los investigadores estudiaron los genes y las rutas que responden e intervienen en estas interacciones empleando experimentos de transcriptómica comparativa. Las diferencias en la expresión génica pudieron ser relacionadas con diferentes niveles de estrés y su efecto en la fotosíntesis y la producción de proteínas. Curiosamente, la cepa MIT9313 responde al cocultivo mediante la expresión de un conjunto de nuevos genes cortos, algunos de los cuales podrían codificar para nuevos péptidos de señalización.

Un modelo matemático sencillo del crecimiento de Prochlorococcus demostró que los modelos de fitoplancton marino deberían incorporarse los procesos fisiológicos de excreción, mortalidad y remineralización de nutrientes y la comunicación química directa. Es más, los estudios de estos procesos se beneficiarían de una mayor cooperación entre científicos centrados en la realización de experimentos y científicos dedicados al desarrollo de modelos informáticos.

Los resultados de MICROBES-2-MODEL suponen un importante paso hacia delante en aras de describir las interacciones bacterianas en modelos biogeoquímicos globales. Estos tienen un gran interés debido a la dominancia de Prochlorococcus como productor primario en el océano abierto y podrían ayudar a determinar cómo pueden ocurrir las interacciones bacterianas en este ambiente difuso. Por tanto, este estudio interdisciplinar favorecerá en gran medida las investigaciones actuales y futuras sobre las comunidades bacterianas y su papel en los cambios sufridos por los océanos.

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Palabras clave

MICROBES-2-MODEL, Prochlorococcus, Alteromonas, péptidos de señalización, modelos biogeoquímicos
Número de registro: 191022 / Última actualización el: 2017-02-07
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