{"id":150523,"date":"2020-09-14T13:56:35","date_gmt":"2020-09-14T12:56:35","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/?p=150523"},"modified":"2020-09-14T13:56:35","modified_gmt":"2020-09-14T12:56:35","slug":"comunidades-microbianas-del-suelo-falta-de-nutrientes-sistemas-complejos-y-cambios-de-comportamiento","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/2020\/09\/14\/150523","title":{"rendered":"Comunidades microbianas del suelo, falta de nutrientes, sistemas complejos y cambios de comportamiento"},"content":{"rendered":"

\"comunidades-del-suelo-y-comportamiento-oscilatorio\"<\/p>\n

Fuente: Colaje Im\u00e1genes Google<\/span><\/p>\n

Las comunidades del suelo pueden cambiar abruptamente de comportamiento al enfrentarse a <\/strong>estr\u00e9s<\/strong><\/span>\u00a0ambientales<\/strong><\/span>. Tales cambios pueden ser <\/span>inesperados y sorprendentes<\/strong><\/span>. En los sistemas complejos se trata de un proceso frecuente que da lugar a la emergencia de comportamientos y estructuras asombrosas. As\u00ed pues a <\/span><\/span>Sistemas din\u00e1micos complejos<\/span><\/a>,<\/span>comportamientos complejo<\/span><\/a>s<\/span><\/span>, (<\/span>Sistemas din\u00e1micos no lineales<\/span><\/a>). Obviamente la falta de nutrientes en el suelo resulta ser una fuerza motora muy poderosa<\/strong><\/span>. En los siguientes post que editamos hace ya algunos a\u00f1os, os explicamos un caso fascinante, es decir como\u00a0microorganismos<\/strong><\/span>\u00a0unicelulares generan estructuras pluricelulares con diferenciaci\u00f3n de pseudo-\u00f3rganos<\/strong><\/span>: (i) La Inteligencia de los Mohos del Suelo y su Papel en los Ecosistemas<\/span><\/a>; (ii) Mohos Mucilaginosos del Suelo: La Difusa Frontera entre los Organismos Unicelulares y Pluricelulares<\/span><\/a> (iii)\u00a0 Mohos Mucilaginosos del Suelo: La Difusa Frontera entre los Organismos Unicelulares y Pluricelulares<\/span><\/a> y (iv) Los Mohos Mucilaginosos del Suelo: Ciclo de Vida en Videos<\/span><\/a>.<\/p>\n

Hoy os explicamos un caso relacionado con un organismo a\u00fan m\u00e1s simple<\/strong>, esa<\/span> bacteria del suelo<\/strong> a la que se denomina<\/span> Bacillus subtilis<\/span><\/a><\/em>. Cuando escasea su alimento<\/strong><\/span>, los biofilms (biopel\u00edculas<\/span><\/a>) que forman crecen hasta un umbral en los que s\u00fabitamente comienzan a oscilar<\/span><\/strong>, de alguna manera, como os muestro en la figura que encabeza este post. Tales din\u00e1micas oscilatorias son bastante habituales en los sistemas complejos. Si me permit\u00eds que sea a\u00fan m\u00e1s coloquial\u2026.. \u201cfalta la comida debajo del suelo y se genera espont\u00e1neamente una gran revoluci\u00f3n estructural<\/strong><\/span>\u201d, como lo har\u00edan en la biota a\u00e9rea e incluso las sociedades humanas.<\/p>\n

Antes de finalizar debemos r<\/span>ectificar alg\u00fan aserto redactado por el plumillas de turno<\/span><\/strong>. Veamos, los biofilms son<\/strong> <\/span>o suelen ser comunidades que asocian en una matriz muchas bacterias de diferentes clases, no afectando a una sola, por lo general. \u00a0Y peor a\u00fan, cuando uno lee la noticia, da la impresi\u00f3n que los biofilms tan solo los produce Bacillus subtilis<\/em>. Se trata de una aserci\u00f3n totalmente falsa<\/strong><\/span>. Por ejemplo, el color oscuro de algunos clastos y fragmentos de roca de los desiertos (pavimentos) resultan ser biopel\u00edculas bacterianas compuestas por numerosas especies. Empero desde el punto de vista de la salud p\u00fablica, la multirresistencia bacteriana a los antibi\u00f3ticos, la generan bacterias pat\u00f3genas que, a menudo, se protegen en el seno de biopel\u00edculas que se adhieren a muchas superficies.<\/p>\n

En cualquier caso,\u00a0os recomiendo leer la nota de prensa que os deparar\u00e1 algunas sorpresas inesperadas<\/span><\/strong>. \u00a0\u00a0Tambi\u00e9n he recogido dos <\/strong>v\u00eddeos<\/strong><\/span>\u00a0sencillos<\/strong><\/span>, aunque en ingl\u00e9s, sobre comportamiento oscilatorio<\/strong><\/span>.<\/p>\n

Juan Jos\u00e9 Ib\u00e1\u00f1ez<\/strong><\/span><\/p>\n

Contin\u00faa\u2026\u2026.<\/em><\/span><\/p>\n

Videos sobre comportamiento oscilatorio<\/strong><\/span><\/p>\n

https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=_qhYDuJt8fI<\/span><\/a><\/p>\n

Descubren una nueva forma de comportamiento complejo en comunidades bacterianas<\/span><\/a><\/h2>\n

Un estudio muestra un comportamiento din\u00e1mico de las bacterias, que las acerca a otros sistemas m\u00e1s complejos.<\/strong><\/span><\/p>\n

Un equipo de investigadores liderado por Jordi Garcia-Ojalvo, director del Laboratorio de Din\u00e1mica de Sistemas Biol\u00f3gicos<\/a> de la Universidad Pompeu Fabra<\/a>, ha identificado<\/span>un nuevo comportamiento din\u00e1mico en comunidades bacterianas, similar al de otros sistemas complejos como el cerebro o las comunidades sociales.<\/strong><\/p>\n

En este trabajo, publicado en la revista PNAS<\/a>, los cient\u00edficos han estudiado comunidades de bacterias Bacillus subtilis,<\/em><\/strong> conocidas de forma gen\u00e9rica como biofilms, que coexisten en condiciones de estr\u00e9s y son notablemente resistentes y dif\u00edciles de erradicar<\/strong>.<\/p>\n

Han descubierto que las colonias de bacterias empiezan a oscilar de forma abrupta cuando el biofilm supera un tama\u00f1o determinado. <\/strong>Este requisito de un tama\u00f1o m\u00ednimo es caracter\u00edstico de fen\u00f3menos emergentes<\/span>, como el desarrollo de un brote epid\u00e9mico en una poblaci\u00f3n, que requiere un n\u00famero m\u00ednimo de infectados, o la generalizaci\u00f3n del uso de una tecnolog\u00eda cuando se sobrepasa un n\u00famero cr\u00edtico de usuarios<\/span><\/strong>.<\/span><\/p>\n

El an\u00e1lisis de un modelo matem\u00e1tico sencillo<\/strong>, junto a experimentos de microscop\u00eda y microflu\u00eddica, ha mostrado que los biofilms se ven sometidos a una transici\u00f3n discontinua entre un estado de crecimiento constante y uno de crecimiento oscilatorio, que el mismo equipo de cient\u00edficos ya describi\u00f3 en un art\u00edculo en el 2015 como un mecanismo para afrontar la falta de nutrientes causada por el crecimiento del biofilm<\/strong>.<\/p>\n

Las oscilaciones son un ejemplo de comportamiento din\u00e1mico que se da en muchos tipos de sistemas complejos<\/strong>. Se producen en el latido r\u00edtmico del coraz\u00f3n, en los ciclos econ\u00f3micos o en las oscilaciones clim\u00e1ticas<\/strong>. \u00abLa transici\u00f3n abrupta hacia las oscilaciones que hemos observado ahora permitir\u00eda a la comunidad de bacterias hacer frente de manera eficiente a situaciones de estr\u00e9s por escasez de nutrientes<\/strong>, por ejemplo\u00bb, explica Rosa Martinez-Corral, la primera autora del art\u00edculo.<\/p>\n

Incluso antes del punto de transici\u00f3n, han visto que perturbaciones como la reducci\u00f3n temporal de nutrientes pueden producir oscilaciones, lo que se conoce como biestabilidad<\/strong>. Este comportamiento es similar al que tiene lugar cuando se graba informaci\u00f3n en memorias magn\u00e9ticas, donde los estados 0 y 1 de un bit coexisten, y pueden pasar del uno al otro mediante una perturbaci\u00f3n externa. En el caso de los biofilms, uno de los estados corresponder\u00eda al crecimiento constante y el otro al crecimiento oscilatorio<\/strong>.<\/p>\n

\u00abA menudo, el estado de un sistema var\u00eda cualitativamente como resultado de cambios en alguno de los factores que regulan su comportamiento,<\/strong> y es, por lo tanto, esencial conocer c\u00f3mo se pueden producir este tipo de transiciones,<\/strong> tal y como se ha visto en este estudio\u00bb, dice Jordi Garcia-Ojalvo, catedr\u00e1tico de Biolog\u00eda de Sistemas del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (DCEXS). \u00abEste hecho se\u00f1ala la importancia de estudiar sistemas simples para entender los fen\u00f3menos en sistemas m\u00e1s complejos\u00bb, concluye.<\/p>\n

Referencia bibliogr\u00e1fica<\/strong>:<\/p>\n

Rosa Martinez-Corral et al<\/em>., 2018. Bistable emergence of oscillations in structured cell populations<\/strong>. PNAS<\/em>. DOI: 10.1073\/pnas.1805004115<\/p>\n

Ver este resumen en esta tesis sobre Bacillus subtillis<\/em> y comportamientos oscilatorios<\/span><\/a> de Din\u00e1mica de circuitos de regulaci\u00f3n gen\u00e9tica en bacterias Espinar Calvo, Mar\u00eda Lorena. Universidad Polit\u00e9cnica de Catalunya.<\/p>\n

Resumen (fragmentos)<\/strong>:<\/strong><\/p>\n

\u00a0El objetivo de esta Tesis es el estudio de diferentes comportamientos celulares din\u00e1micos en Escherichia coli y Bacillus subtilis<\/em>. Es interesante comprender c\u00f3mo estos organismos sencillos poseen mecanismos complejos para responder al entorno en el que se encuentran<\/strong>. Dicha respuesta est\u00e1 regulada por complicadas redes de regulaci\u00f3n formadas por genes y prote\u00ednas, donde al igual que los instrumentistas de una orquesta, cada elemento de las redes gen\u00e9ticas debe tomar parte en armon\u00eda, en el momento justo y la cantidad adecuada para dar lugar a la respuesta celular apropiada. La Parte I introduce (\u2026.) El Cap\u00edtulo 1 (\u2026)El Cap\u00edtulo 2 describe (\u2026.) El Cap\u00edtulo 3 describe (\u2026) El Cap\u00edtulo 4 describe ciertos aspectos de la din\u00e1mica celular como el comportamiento oscilatorio o excitable de algunos sistemas biol\u00f3gicos, y las herramientas matem\u00e1ticas usadas para contrastar los datos experimentales. La Parte II corresponde a los resultados. El Cap\u00edtulo 5 describe (\u2026.) El Cap\u00edtulo 6 describe los resultados del estudio de la forma en que el circuito gen\u00e9tico que regula la competencia en B. subtilis<\/em><\/strong> integra m\u00faltiples se\u00f1ales simult\u00e1neas. Se caracteriz\u00f3 experimentalmente y con un an\u00e1lisis de bifurcaci\u00f3n del modelo matem\u00e1tico del circuito, la respuesta en c\u00e9lulas individuales e in vivo a se\u00f1ales qu\u00edmicas de diferente intensidad que controlan la expresi\u00f3n constitutiva de los genes que forman el circuito, y a la variaci\u00f3n del n\u00famero de copias de uno de estos genes<\/em>. El Cap\u00edtulo 7 describe los resultados del estudio del proceso de toma de decisi\u00f3n celular en B. subtilis, basado en la decisi\u00f3n de estas bacterias por optar entre los programas de diferenciaci\u00f3n en competencia gen\u00e9tica y esporulaci\u00f3n, los cuales compiten entre s\u00ed en el tiempo. El an\u00e1lisis simult\u00e1neo y en c\u00e9lulas individuales de ambos programas permiti\u00f3 descubrir por qu\u00e9 las bacterias optan por uno u otro mediante un mecanismo de carrera molecular entre estos dos programas en competici\u00f3n. El Cap\u00edtulo 8 describe los resultados del estudio de la adaptaci\u00f3n celular al estr\u00e9s mediante esporulaci\u00f3n y la toma de decisi\u00f3n de una forma robusta en B. subtilis<\/em>. Se analiz\u00f3 de forma cuantitativa la expresi\u00f3n de los genes implicados en la progresi\u00f3n hacia la formaci\u00f3n de esporas y se desarroll\u00f3 un modelo matem\u00e1tico poblacional para estudiar el efecto de la reversibilidad en el proceso de adaptaci\u00f3n celular a cambios en los niveles de estr\u00e9s. La Parte III (\u2026) Los resultados obtenidos contribuyen a la comprensi\u00f3n de determinados comportamientos en E. coli y B. subtilis. Estas bacterias, sencillas si se comparan con organismos superiores, ofrecen la posibilidad de estudiar mecanismos utilizados por sistemas m\u00e1s complejos<\/em><\/strong>, pero que para su estudio se requieren t\u00e9cnicas complicadas. El estudio en c\u00e9lulas individuales de la din\u00e1mica de redes de regulaci\u00f3n mediante las t\u00e9cnicas utilizadas nos permite el an\u00e1lisis in vivo y en tiempo real de lo que sucede con dichas redes en el interior de las c\u00e9lulas respecto al exterior celular. [-]<\/p>\n

Bacillus subtilis<\/em> es una bacteria Gram positiva, Catalasa-positiva, aerobio1 com\u00fanmente encontrada en el suelo. Miembro del G\u00e9nero Bacillus, B. subtilis tiene la habilidad para formar una resistente endospora protectora, permiti\u00e9ndole tolerar condiciones ambientalmente extremas.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Fuente: Colaje Im\u00e1genes Google Las comunidades del suelo pueden cambiar abruptamente de comportamiento al enfrentarse a estr\u00e9s\u00a0ambientales. Tales cambios pueden ser inesperados y sorprendentes. En los sistemas complejos se trata de un proceso frecuente que da lugar a la emergencia de comportamientos y estructuras asombrosas. As\u00ed pues a Sistemas din\u00e1micos complejos,comportamientos complejos, (Sistemas din\u00e1micos no lineales). Obviamente la falta de nutrientes en el suelo resulta ser una fuerza motora muy poderosa. En los siguientes post que editamos hace ya algunos a\u00f1os, os explicamos un caso fascinante, es decir como\u00a0microorganismos\u00a0unicelulares generan estructuras pluricelulares con diferenciaci\u00f3n de pseudo-\u00f3rganos: (i) La Inteligencia de\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":26,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[596,590,586,618,597,616],"tags":[40168,46898,48288,46913,48071,40169],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/150523"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/users\/26"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=150523"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/150523\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":151360,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/150523\/revisions\/151360"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=150523"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=150523"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=150523"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}