Las bacterias simbióticas son bacterias que viven en simbiosis con otro organismo o entre sí. Por ejemplo, los rizobios que viven en los nódulos de las raíces de las leguminosas proporcionan actividad fijadora de nitrógeno para estas plantas. [1]
Los tipos de relaciones simbióticas son mutualismo , comensalismo , parasitismo y amensalismo . [2]
Los endosimbiontes viven dentro de otros organismos, ya sea en sus cuerpos o en sus células. [3] La teoría de la endosimbiosis, conocida como simbiogénesis , proporciona una explicación para la evolución de los organismos eucariotas. Según la teoría de la endosimbiosis sobre el origen de las células eucariotas, los científicos creen que los eucariotas se originaron a partir de la relación entre dos o más células procariotas hace aproximadamente 2.700 millones de años. Se sugiere que específicamente los ancestros de las mitocondrias y los cloroplastos entraron en una relación endosimbiótica con otra célula procariótica, evolucionando finalmente hacia las células eucariotas con las que la gente está familiarizada hoy en día. [4]
La ectosimbiosis se define como una relación simbiótica en la que un organismo vive en la superficie exterior de otro organismo diferente. [3] Por ejemplo, los percebes en las ballenas son un ejemplo de una relación ectosimbiótica en la que la ballena proporciona al percebe un hogar, un paseo y acceso a la comida. La ballena no sufre daño, pero tampoco recibe ningún beneficio, por lo que este también es un ejemplo de comensalismo. Un ejemplo de bacteria ectosimbiótica es el cutibacterium acnes . Estas bacterias están involucradas en una relación simbiótica con los humanos en cuya piel viven. Cutibacterium acnes puede causar acné cuando la piel se vuelve demasiado grasa, pero también reduce la susceptibilidad de la piel a las enfermedades cutáneas causadas por el estrés oxidativo. [5]
Ciertas plantas establecen una relación simbiótica con las bacterias, lo que les permite producir nódulos que facilitan la conversión del nitrógeno atmosférico en amoníaco. En este sentido, se ha demostrado que las citoquininas desempeñan un papel en el desarrollo de nódulos de fijación de raíces. [6] Parece que la planta no solo debe necesitar bacterias fijadoras de nitrógeno , sino que también debe poder sintetizar citoquininas que promueven la producción de nódulos de raíces, necesarios para la fijación de nitrógeno.
Las bacterias simbióticas pueden vivir en o sobre tejidos vegetales o animales . En los sistemas digestivos, las bacterias simbióticas ayudan a descomponer los alimentos que contienen fibra . También ayudan a producir vitaminas . Las bacterias simbióticas pueden vivir cerca de respiraderos hidrotermales . Suelen tener una relación mutua con otras bacterias. Algunos viven en gusanos tubulares .
Hay dos modos principales de transmisión de bacterias simbióticas. La primera es la transmisión horizontal en la que los microbios se adquieren del medio ambiente y el medio ambiente o la población huésped sirve como inóculo para la simbiosis. [7] Un ejemplo de transmisión horizontal es el gusano tubular de las profundidades marinas y su simbionte. [7] El segundo tipo de transmisión es la transmisión vertical en la que el simbionte se transmite de padres a hijos y no hay fase aposimbiótica. [7] Un ejemplo de transmisión vertical se observa en Drosophila melanogaster y sus Wolbachia spp. simbiontes. [7]
Se ha descubierto que los corales forman asociaciones características con bacterias simbióticas fijadoras de nitrógeno. [8] Los corales han evolucionado en aguas oligotróficas que suelen ser pobres en nitrógeno. Por lo tanto, los corales deben formar una relación mutualista con el organismo fijador de nitrógeno, en este caso el tema de este estudio, a saber, Symbiodinium. Además de este dinoflagelado, el coral también forma relaciones con bacterias, arqueas y hongos. [9] El problema es que estos dinoflagelados también tienen limitaciones de nitrógeno y deben formar una relación simbiótica con otro organismo; aquí se sugiere que sean diazótrofos. Además, se ha descubierto que las cianobacterias poseen genes que les permiten fijar nitrógeno. [8] Este estudio en particular va más allá al investigar la posibilidad de que, además del dinoflagelado mencionado y ciertas cianobacterias, las algas endosimbióticas y el coral contengan enzimas que les permitan sufrir la asimilación de amonio.
Debido al pequeño tamaño del genoma de la mayoría de los endosimbiontes, no pueden existir durante mucho tiempo fuera de la célula huésped, lo que impide una relación simbiótica a largo plazo. Sin embargo, en el caso de la bacteria simbiótica endonuclear Holospora, se ha descubierto [10] que las especies de Holospora pueden mantener su infectividad durante un tiempo limitado y formar una relación simbiótica con las especies de Paramecium.
Existe una relación mutualista entre las leguminosas y las bacterias rizobias que permite a las plantas sobrevivir en un entorno de suelo que de otro modo sería pobre en nitrógeno. La coevolución se describe como una situación en la que dos organismos evolucionan en respuesta uno al otro. En un estudio publicado en Functional Ecology , [11] estos científicos investigaron si tal relación mutualista confería una ventaja evolutiva a la planta o al simbionte. No encontraron que las bacterias rizobias estudiadas tuvieran ninguna ventaja evolutiva con su huésped, pero sí encontraron una gran variación genética entre las poblaciones de bacterias rizobias estudiadas.
Las bacterias quimiosintéticas simbióticas que se han descubierto asociadas con mejillones ( Bathymodiolus ) ubicados cerca de respiraderos hidrotermales tienen un gen que les permite utilizar hidrógeno como fuente de energía, en lugar de azufre o metano como fuente de energía para la producción de energía. [2]
Muchos conocen a las termitas como plagas que se alimentan de la madera. Sin embargo, las termitas no pueden digerir la madera por sí solas. En cambio, dependen de un protozoo no bacteriano llamado Trichonympha para ayudar en el proceso de digestión. [12] Trichonympha es un endosimbionte que vive dentro de las termitas y también actúa como huésped de simbiontes bacterianos. La bacteria dentro de Trichonympha en las termitas produce celulasa. Las enzimas celulasas se utilizan para descomponer la celulosa que se encuentra en las paredes celulares de las plantas. Las termitas, el protista intestinal Trichonympha y las bacterias productoras de celulasa están involucrados en un mutualismo simbiótico obligado de tres vías. Las termitas se benefician de las otras dos especies porque transforman la madera en nutrientes que las termitas pueden digerir. Además, Trichonympha se beneficia de las termitas porque las termitas proporcionan un lugar para vivir y acceso a alimentos. La Trichonympha también se beneficia de las bacterias porque ayudan a descomponer la celulosa de la madera que consume el protista. Finalmente, la bacteria se beneficia porque gana un lugar donde vivir y los nutrientes que necesita para sobrevivir.
El intestino humano contiene aproximadamente treinta y ocho billones de microbios. [13] El intestino es un ecosistema dinámico, ya que está compuesto de componentes constantes y transitorios, lo que significa que algunas bacterias se establecen y permanecen durante toda la vida del ser humano y otras bacterias se ingieren y luego desaparecen en las heces. [14] Cuando los bebés nacen, nacen sin bacterias en sus intestinos. Sin embargo, tan pronto como ingresan al mundo, comienzan a acumular bacterias intestinales a través de los alimentos y otros medios. [15] La mayoría de las bacterias del cuerpo humano son realmente buenas para nosotros y nos ayudan a llevar a cabo los procesos vitales necesarios. Las bacterias intestinales de los humanos a menudo ayudan en la descomposición de los alimentos y sintetizan vitaminas importantes que los humanos por sí solos no pueden procesar. [16] Por lo tanto, los humanos deben tener cuidado al tomar antibióticos cuando están enfermos. Los antibióticos no diferencian entre las bacterias buenas y malas de nuestro cuerpo y, por lo tanto, matan a ambas. Si no se trata con atención, esto puede provocar problemas en el tracto gastrointestinal debido a un desequilibrio de bacterias en este microbioma. [17] Por lo tanto, algunos médicos recomiendan tomar un probiótico cuando se toman antibióticos para restaurar las bacterias buenas.
Los organismos suelen establecer una relación simbiótica debido a su disponibilidad limitada de recursos en su hábitat o debido a una limitación de su fuente de alimento. Los vectores triatominos tienen un solo huésped y por lo tanto deben establecer una relación con las bacterias para permitirles obtener los nutrientes necesarios para mantenerse. [18]
Un uso de las bacterias simbióticas es la paratransgénesis para controlar vectores importantes de enfermedades, como la transmisión de la enfermedad de Chagas por las vinchucas triátomas . Las bacterias simbióticas en las raíces de las leguminosas proporcionan a las plantas amoníaco a cambio de carbono y un hogar protegido.
