La aerotaxis [1] es el movimiento provocado por los gradientes de oxígeno. La aerotaxis positiva implica el movimiento hacia una mayor concentración de oxígeno ambiental, mientras que la aerotaxis negativa implica el movimiento hacia una menor concentración de oxígeno ambiental. [2] Las bacterias aerotácticas se reúnen alrededor de fuentes de aire formando bandas aerotácticas. [1]
El descubrimiento de la aerotaxis fue informado por primera vez por Theodor Wilhelm Engelmann , ya que demostró que los microaerófilos Spirillum tenue se sentían atraídos por bajas concentraciones de oxígeno. Diez décadas después del primer descubrimiento de este movimiento, se observó que las bacterias en realidad están unidas a áreas con concentraciones óptimas de oxígeno; dando lugar a la formación de bandas. Se concluyó que la creación de estas bandas se debía en gran medida al importante papel del oxígeno en las vías metabólicas, ya que permitían estudiar la aerotaxis en muchas especies bacterianas. Esta capacidad resulta importante para la supervivencia, ya que un metabolismo eficiente se relaciona directamente con el crecimiento. La aerotaxis no solo describe la respuesta a la fuente de energía, sino también las transducciones de señales entre organismos para crear ecosistemas. [3]
A medida que cambian las condiciones de crecimiento, como la disponibilidad de oxígeno, las bacterias capaces de transportar energía viajan hacia concentraciones de nutrientes que son metabólicamente beneficiosas. La dirección del viaje se determina utilizando un transductor, como las proteínas Aer o Tsr en E. coli , que detectan cambios en el transporte de electrones o en la fuerza motriz de protones . [4]
La aerotaxis, similar a otros tipos de taxis bacterianos , implica ciclos repetidos de natación en línea recta seguidos de breves inversiones que reorientan a las bacterias para que constantemente aumenten sus gradientes de oxígeno hacia los atrayentes y lejos de los repelentes. La aerotaxis es un sistema sensorial dominante y hará que los organismos sigan su gradiente de oxígeno incluso si esto los hace moverse en contra de otros gradientes químicos. [5]
Utilizando Shewanella oneidensis , una bacteria aeróbica facultativa Gram negativa , como organismo modelo, un grupo de científicos buscó visualizar las bandas aerotácticas formadas por las bacterias aerotácticas. Esta cepa bacteriana se considera fundamental para las tecnologías sostenibles debido a su capacidad de cambiar electrones de un donante de electrones a un aceptor de electrones disponible en el medio ambiente, como los metales sólidos. Al atrapar una burbuja de aire entre un portaobjetos y un cubreobjetos con el uso de un espaciador, el equipo pudo observar cómo las bacterias migraban a la bolsa de aire con el tiempo. Después de unos 20 minutos, las bacterias comenzaron a agregarse alrededor de la burbuja de aire y formar una banda distinta. Las bacterias se mueven entre la burbuja y el anillo y, a medida que pasa el tiempo y se agota el aire, el anillo se contrae hacia la burbuja. [1]
La microscopía de contraste de fases revela una capa de bacterias apiladas en la interfaz aire-líquido y rodeada por una zona de agotamiento después de que se ha agotado la burbuja de aire. En un entorno cerrado, el suministro de aire es limitado y se agota, por lo que no se puede formar una capa de bacterias. Sin embargo, en un entorno abierto con un suministro de aire ilimitado, una capa notable de bacterias continúa acumulándose en la interfaz aire-líquido. [1]