Por primera vez, los científicos han capturado bacterias «pescando» ADN de sus amigos muertos

Por primera vez, los científicos han capturado bacterias «pescando» ADN de sus amigos muertos

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(Ankur Dalia / Universidad de Indiana)

Por primera vez, los científicos han capturado bacterias «pescando» ADN de sus amigos muertos

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Las bacterias son pequeños retoños resbaladizos. Evolucionan rápidamente, desarrollan resistencia a los antibióticos y, por lo tanto, se vuelven cada vez más difíciles de manejar. Ahora, por primera vez, los investigadores han captado en la película uno de los mecanismos que los microbios usan para esta rápida evolución.

Dos bacterias Vibrio cholerae , el patógeno responsable del cólera, se sientan bajo un microscopio y brillan intensamente en verde. Mientras observamos, un zarcillo sale de una de las bacterias, arponeando un trozo de ADN y llevándolo a su cuerpo.

Ese apéndice se llama pili, y el proceso mediante el cual las bacterias incorporan el nuevo material genético de un organismo diferente en su propio ADN para acelerar su evolución se llama transferencia horizontal de genes.

Y esta es la primera vez que los científicos observan directamente a una bacteria usando un pilus para efectuar esta transferencia genética; es un mecanismo que ha sido hipotetizado por décadas.

«La transferencia horizontal de genes es una forma importante de que la resistencia a los antibióticos se mueva entre especies bacterianas, pero el proceso nunca se ha observado antes, ya que las estructuras involucradas son increíblemente pequeñas», dijo el biólogo Ankur Dalia de la Universidad de Indiana Bloomington.

«Es importante entender este proceso, ya que mientras más comprendamos acerca de cómo las bacterias comparten ADN, mayores posibilidades tenemos de frustrarlo».

Exactamente cómo las bacterias utilizaron sus pili para atrapar el ADN se mantuvo difícil de alcanzar, en parte debido a las escalas extremadamente pequeñas involucradas. Un pilus es más de 10.000 veces más delgado que un cabello humano, lo que significa que es muy difícil de observar.

Lo que hizo el equipo -y la razón por la cual esas bacterias brillan con una misteriosa luz verde- es desarrollar un nuevo método para pintar tanto el pili como el ADN con un tinte fluorescente. Cuando metieron todo el kit y el kaboodle bajo un microscopio, pudieron ver el proceso con sus propios ojos por primera vez.

En el video en la parte superior de esta página, puede ver esto en el lado derecho. La imagen de la izquierda es cómo se ve la escena sin el tinte.

(Ankur Dalia / Universidad de Indiana)

Los pili hacen una línea a través de los poros en la pared de la célula para atrapar un pedazo de ADN, que luego vuelve a enrollarse con precisión fina.

«Es como enhebrar una aguja», dijo la bióloga Courtney Ellison .

«El tamaño del orificio en la membrana externa es casi el ancho exacto de una hélice de ADN doblada a la mitad, lo que probablemente sea lo que está sucediendo. Si no hubiera un pilus para guiarlo, la posibilidad de que el ADN golpee el poro» en el ángulo correcto para pasar a la celda es básicamente cero «.

La resistencia a los antibióticos se puede transferir entre las bacterias de varias maneras, y también existen varios mecanismos para la transferencia horizontal de genes. La absorción de ADN del entorno que lo rodea se denomina transformación.

Cuando las bacterias mueren, se abren y liberan su ADN, con lo que otras bacterias pueden atraparlo e incorporarlo. Si la bacteria muerta tenía resistencia a los antibióticos, la bacteria que atrapó el ADN del difunto también desarrolla esa resistencia y la disemina a su propia descendencia.

De esta manera, la resistencia se puede propagar como un incendio forestal a través de una población. Y es un gran problema. Según el CDC , se han producido al menos 23,000 muertes en los Estados Unidos debido a la resistencia a los antibióticos.

Al descubrir los mecanismos exactos que las bacterias usan para propagar la resistencia a los antibióticos, los investigadores esperan poder idear formas de prevenirlo.

El próximo paso es descubrir cómo los pili se adhieren al ADN exactamente en el lugar correcto, especialmente dado que la proteína involucrada en el proceso parece interactuar con el ADN de una manera que no se había visto antes.

Y también esperan usar su método de aplicación de tinte fluorescente para observar las otras funciones del pili.

«Estos son apéndices realmente versátiles», dijo Dalia . «Este método inventado en IU realmente está abriendo nuestra comprensión básica sobre toda una gama de funciones bacterianas».

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