Una de las formas de simbiosis más bellas y emocionantes conocidas por el hombre es una de la que la mayoría de nosotros nunca hemos oído hablar: el mutualismo de heterorhabditis-nematodos y fotorhabdus-bacteria.
Comencemos con fotos!
Este es un pequeño nematodo encantador pero aterrador del género Heterorhabditis.
Y esto, es un pequeño y lindo gusano de cera ( Galleria mellonella ).
Los gusanos de cera emergen de las larvas más lindas.
Y ahora viene una historia de amor y guerra, y vida y muerte.
Los nematodos Heterorhabditis tienen aproximadamente 0.3 mm de largo y 0.1 mm de ancho, menos de cinco milésimas de metro. Las larvas de Gallerial, por otro lado, son aproximadamente mil veces más grandes en tamaño a aproximadamente 3 cm x 1 cm.
Sin embargo, Heterorhabditis y Galleria comparten una de las patogenias más espantosas jamás estudiadas. Con 72 horas de infectar las larvas de Gallerial, los nematodos de Heterorhabditis matan y preservan el cuerpo larval; Cada estudio realizado ha reportado una mortalidad del 100%. Las larvas no tienen salida de la septicemia.
¿Pero dónde está la simbiosis?
La heterorhabditis no hace nada para matar a las larvas de insectos. Más bien, se albergan dentro de un conjunto fantasmal de bacterias del género Photorhabdus. Photorhabdus son bacterias gramnegativas en forma de varilla, enterobactriales; y dije fantasmal, porque Photorhabdus es la única bacteria terrestre conocida que es bioluminiscente; brillan en la oscuridad.
Aquí hay una foto personal de Photorhabdus a 100x, sumergida en aceite (no para reproducción)
Vida y muerte
Los nematodos Heterorhabditis se denominan juveniles infecciosos (IJ) en sus primeras etapas. En esta etapa, albergan la bacteria Photorhabdus y permanecen latentes en el suelo, en busca de lindas larvas para infectar.
Al encontrar las lindas larvas, los juveniles infecciosos (IJ) (tan solo 1, a veces) ingresan inmediatamente a las larvas y se dirigen a la hemolinfa del insecto. Una vez allí, regurgitan las bacterias Photorhabdus que inmediatamente comienzan a multiplicarse.
Al llegar a la etapa post-exponencial, Photorhabdus libera una serie de factores virulentos y antimicrobianos. Hoy sabemos que dos de los factores principales son las moléculas basadas en estilbeno: 2-isopropil-5 – [(E) -fenilvinil] -benceno-1,3-diol y 2-etil-5 – [(E) -fenilvinil] – benceno-1,3-diol. Aquí hay un bosquejo rápido.
El isopropil estilbeno es el más dominante y se encuentra en casi todas las cepas de photorhabdus. Las moléculas, junto con virulentos adicionales, superan el sistema inmune innato del insecto. Las larvas nunca tardan más de 3 días en ser destruidas, tal es la potencia.
Pero la historia no termina ahí.
Una vez que la larva ha sido asesinada, los juveniles infecciosos en el cadáver comienzan a alimentarse de la biomasa bacteriana (Photorhabdus); crecen, se transforman en hermafroditas sexualmente activos y se reproducen. Una vez que se completan los ciclos de reproducción, nuevos juveniles infecciosos con Phtotorhabdus adentro, emergen del cadáver larvario.
En un caso muy raro, el photorhabdus y sus metabolitos estilbenos muestran patogénesis y simbiosis en la misma ecología. De hecho, en un estudio se demostró que el isopropil estilbeno (Bode et. Al., 2008) es necesario para el desarrollo juvenil infeccioso de Heterorhabditis dentro del cadáver larvario, un caso más raro de inducción de quimiotaxis entre reinos. Curiosamente, la Dra. Bonnie Bassler de Princeton fue noticia en agosto por su artículo sobre el papel del autoinductor CAI-1 en la detección de quórum en el reino cruzado y la quimiotaxis de nematodos inducida por microbios (esto es un completo aparte).
Dos cosas más fascinantes le suceden a una larva cuando está infectada.
- ¡Brilla en la oscuridad!
- Es el Photorhabdus en el trabajo. No estamos seguros de manera concluyente, pero es razonable creer que Photorhabdus comienza a producir luz una vez que la larva está muerta para mantener alejados a los depredadores y la competencia innecesaria. Mi laboratorio ha encontrado recientemente vías de detección de quórum similares a la vía del operón Lux en V. fischeri es responsable de la producción de luz.
- El misterioso cadáver que brilla en la oscuridad es espeluznantemente fresco.
¡Nunca se pudre!
- Este es el isopropil estilbeno en el trabajo. ¿Recuerdas cómo era antimicrobiano? Los antibióticos estilbenos parecen extremadamente tóxicos (a excepción de un cierto conjunto de bacterias en las que estamos trabajando) para la mayoría de los microbios. Creemos que Photorhabdus hace esto para mantener la competencia microbiana lejos del cadáver larvario, lo que inevitablemente resulta en una putrefacción retardada.
Es nuevo e inaudito, ¡pero la simbiosis es una de las más bellas de la naturaleza!