Las biopelículas: Bioestructuras de las comunidades microbianas (la salud del suelo y las plantas: los Biofilms)

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Biopelículas del suelo. Fuente: Colaje imágenes Google

Hasta no hace mucho tiempo, nadie había  prestado atención a este hecho de capital importancia. Ya hablemos del microbioma del suelo, animales o del propio hombre, los microrganismos no viven independientemente, sino que se asocian generando unas estructuras llamadas biopelículas. Estas bioestructuras tridimensionales se encuentran formadas por una matriz extracelular creada en gran parte por ellas, dentro de la cual habitan las comunidades microbianas, relacionando los distintos individuos y especies con vistas a cooperar  en su beneficio mutuo, aunque en algunas ocasiones pueden ser dañinas para los organismos pluricelulares, en los casos que fomenten su patogenicidad. Con vistas a conseguir tal fin, las relaciones/interacciones que desarrollan llegan a alterar la expresión de sus genes, como lo hace el metagenoma con el genoma de un organismo multicelular.

Se trata de un gran paso hacia adelante en la comprensión del mundo microbiano, desconocido hasta no hace mucho tiempo, y que puede cambiar el modo en que percibimos el mundo  y actuamos sobre él para nuestro beneficio.

En otras palabras, esos microbios que hasta hace mucho tiempo considerábamos entes aislados, resultan ser estructuras complejas altamente organizadas cuya comportamiento “sincrónico” las defiende de las agresiones del medio o las permite infectar, en su caso, a otros organismos vivos. Existe pues algo así como una división del trabajo y de diferenciación que las hace asombrosamente parecidas a la diversidad de células que conforman los tejidos humanos y vegetales. Hablamos pues de superorganismos y no de seres microbianos individuales. Aun nos resta conocer, en mayor profundidad, tales estructuras que con toda seguridad, nos depararán enormes sorpresas. Sin embargo, en cualquier caso, transforman nuestra visión del cosmos de la vida, dándonos a entender que esos pequeños bichitos atesoran muchas propiedades que hasta ahora creíamos exclusivas de los organismos superiores. Si los últimos pluricelulares viven cohesionados, estos lo hacen dispersos. Por lo tanto, en muchos sentidos, las biopelículas se asemejan, por su enorme complejidad a las  sociedades de hormigas y termitas que habitan en el suelo y de las que tanto os hemos hablado (ver nuestra categoría biología y ecología del suelo).  En mi opinión se trata de uno de los mayores descubrimientos de la microbiología de las últimas décadas, que nos hará repensar la estructura y dinámica de la biosfera. Abajo os dejo la traducción de un nuevo libro que acaba de aparecer en el mercado (Biofilms in Plant and Soil Health), así como unos fragmentos modificados de Wikipedia.

Juan José Ibáñez

Continúa…..

Las biopelículas modificado de Wikipedia.

Una biopelícula, biofilm, tapiz bacteriano o tapete microbiano es un ecosistema microbiano organizado, conformado por uno o varios microorganismos asociados a una superficie viva o inerte, con características funcionales y estructuras complejas. Este tipo de conformación microbiana ocurre cuando los miroorganismos se adhieren a una superficie o sustrato (como los agregados del suelo), formando una comunidad, que se caracteriza por la excreción de una matriz extracelular adhesiva protectora.[1]

Una biopelícula puede contener aproximadamente un 15% de células y un 85% de matriz extracelular. Esta matriz generalmente está formada de exopolisacáridos, que forman canales por donde circulan agua, enzimas, nutrientes, y residuos. Allí las células establecen relaciones y dependencias: viven, cooperan y se comunican a través de señales químicas (percepción de quórum), que regulan la expresión de genes de manera diferente en las distintas partes de la comunidad, como un tejido en un organismo multicelular.

Para adaptarse a la biopelícula, las bacterias hacen cambios importantes en su estructura y metabolismo. Los avances en proteómica y genómica han permitido identificar genes y proteínas que se encienden y se apagan a través de las diferentes etapas de desarrollo de la comunidad. La expresión génica de las biopelículas es bastante distinta a la de las células individuales, ya que los requerimientos y organizaciones son muy diferentes y es necesaria una sincronización de eventos para vivir en comunidad; bastantes estudios han tratado de dilucidar cuales son los cambios y las ventajas de este tipo de organización respecto a la vida en el seno de estas bioestructuras.

Ya que crecen en cualquier superficie en donde se adhieren, las biopelículas están asociadas a la naturaleza crónica de infecciones como las que se presentan en los pulmones de pacientes con fibrosis quística, se ha encontrado que más del 60% de las infecciones bacterianas, son causadas por biopelículas. Por este motivo, han sido ampliamente estudiadas y se consideran una amenaza clínica contundente ya que son capaces de crecer en catéteres e implementos médicos y quirúrgicos.

Biofilms in Plant and Soil Health

Iqbal Ahmad (Editor), Fohad Mabood Husain (Editor)

ISBN: 978-1-119-24634-3; 568 pages; October 2017, Wiley-Blackwell

Description

Biofilms are predominant mode of life for microbes under natural conditions. The three-dimensional structure of the biofilm provides enhanced protection from physical, chemical and biological stress conditions to associated microbial communities. These complex and highly structured microbial communities play a vital role in maintaining the health of plants, soils and waters.  Biofilm associated with plants may be pathogenic or beneficial based on the nature of their interactions. Pathogenic or undesirable biofilm requires control in many situations, including soil, plants, food and water.

Los biofilms son el modo de vida predominante en el que habitan los microorganismos en condiciones naturales. La estructura tridimensional del biofilm proporciona una protección mejorada frente al estrés físico, químico y biológico a las comunidades microbianas asociadas. Estas comunidades microbianas complejas y altamente estructuradas desempeñan un papel vital en el mantenimiento de la salud de las plantas, suelos y aguas. El biofilm asociado con las plantas puede ser patógeno o beneficioso en base a la naturaleza de sus interacciones. El biofilm patógeno o indeseable requiere control en muchas situaciones, incluyendo el suelo, las plantas, los alimentos y el agua.

Written by leading experts from around the world, Biofilms in Plant and Soil Health provides an up-to-date review on various aspects of microbial biofilms, and suggests future and emerging trends in biofilms in plant and soil health.
Issues are addressed in four sub areas: 

I) The fundamentals and significance of biofilm in plant and soil health, and the concept of mono and  mixed biofilms by PGPR and fungal  biofilms.
II) Biochemical and molecular mechanisms in biofilm studies in plant associated bacteria, and techniques in studying biofilms and their characterization, gene expression and enhanced antimicrobial resistance in biofilms, as well as biotic and biotic factors affecting biofilm in vitro. 

III) The ecological significance of soil associated biofilms and stress management and bioremediation of contaminated soils and degraded ecosystems.
IV) Pathogenic biofilm associated with plant and food and its control measures.

This book is recommended for students and researchers working in agricultural and environmental microbiology,

Biofilms in Plant and Soil Health, escrito por destacados expertos de todo el mundo, ofrece una revisión actualizada sobre varios aspectos de los biofilms microbianos y sugiere tendencias futuras y emergentes en biofilms en la salud de las plantas y del suelo.

Las cuestiones se abordan en cuatro subáreas:

I)  Los fundamentos y la importancia del biofilm en la salud de las plantas y del suelo, y el concepto de biofilms mono y mixto por PGPR y biofilms fúngicos.

II) Mecanismos bioquímicos y moleculares en estudios de biopelícula en bacterias asociadas a plantas, y técnicas de estudio de biofilms y su caracterización, expresión génica y mayor resistencia antimicrobiana en biofilms, así como factores bióticos y bióticos que afectan al biofilm in vitro.

III)       Importancia ecológica de los biofilms asociados al suelo y manejo del estrés y biorremediación de suelos contaminados y ecosistemas degradados.

IV)       Biopelícula patógena asociada con plantas y alimentos y sus medidas de control.

Este libro es recomendado para estudiantes e investigadores que trabajan en microbiología agrícola y ambiental

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Comentarios

Tal vez existan tribus o comunidades primitivas en gigantescas cavernas intraterrenas.-

Quizas existan tribus intraterrenas en gigantescas cavernas subterraneas.

La verdad es que hasta un 85% de matriz extracelular es un alto porcentaje. Sin duda, es un gran descubrimiento para la microbiología y supongo que conducirá a nuevos descubrimientos médicos.

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