Algunas bacterias viajan a través de espacios increíblemente pequeños. Los investigadores, y la asombrosa ilustración de un microbio endiabladamente satisfecho, han revelado cómo las bacterias Caballeronia insectícola es capaz de atravesar pasajes estrechos en el tracto digestivo de una chinche.
En un estudio publicado la semana pasada en Nature Communications, un equipo de investigadores descubrió que C. insecticola navega a través de un cuello de botella en el intestino del insecto de sólo 1 micrómetro de ancho mediante un movimiento de “envoltura flagelar”. En este proceso, el microbio envuelve su flagelo, la parte con forma de cola de la micro organism. usar para moverse— alrededor de sí mismo y avanza como un sacacorchos giratorio. El hallazgo revela cómo esta especie se mueve con éxito a través de un pasaje tan estrecho y también podría servir de base para el tratamiento de bacterias dañinas.
Configuración ‘rosca-tornillo’
“Hace unos años, los investigadores notaron algo inusual: C. insecticola A veces envuelve sus flagelos alrededor de la parte frontal de su cuerpo en lugar de arrastrarlos hacia atrás como un nadador regular”, escribió Daisuke Nakane, investigador de la Universidad de Electrocomunicaciones y coautor del estudio, en Behind the Paper. artículo para Springer Nature. “Esta configuración envuelta de ‘rosca de tornillo’ gira como una máquina tuneladora en miniatura, ayudando a la célula a avanzar. Pero, ¿fue este movimiento peculiar sólo una curiosidad, o fue la clave para conquistar espacios estrechos?”
Según Nakane, los investigadores llevan bastante tiempo preguntándose sobre la capacidad de la especie para navegar a través de espacios tan pequeños. Nakane y su equipo colocaron C. insecticola en un dispositivo con canales casi idénticos en ancho al cuello de botella actual. Como puede ver en el vídeo a continuación, las bacterias viajaron sin problemas a través de estos canales restringidos.
Las pequeñas bestias en su mayoría cambiaron su locomoción a envoltura flagelar. Mientras que alrededor del 15% de las bacterias recurrieron a la envoltura flagelar en cámaras amplias, el 65% lo utilizó en los pequeños pasillos de los investigadores y solo se necesitó un espacio limitado para desencadenar el cambio. Las simulaciones por computadora revelaron el secreto detrás del éxito del método.
“En un espacio estrecho, el líquido alrededor de la célula apenas se mueve porque las paredes lo retienen. Un flagelo extendido, que normalmente empuja el agua hacia atrás, se vuelve casi inútil”, explicó Nakane. “Pero un flagelo envuelto crea una superficie helicoidal giratoria que exprime el líquido a través del pequeño espacio entre la célula y la pared. Esto genera un fuerte empuje hacia adelante, convirtiendo a la micro organism en un tornillo autopropulsado perfectamente adaptado para entornos reducidos”.
Una regla elegante
Nakane y sus colegas descubrieron que algunos C. insecticola Los familiares actuaron de manera related. Las especies que pueden usar envoltura flagelar podrían mantener muy bien su velocidad mientras navegaban a lo largo de los pequeños túneles, mientras que las que no podían desacelerar mucho o detenerse por completo en ocasiones.
Los investigadores también demostraron que la capacidad envolvente de una micro organism reside en el gancho, una articulación versatile situada en la raíz del flagelo que le confiere mayor o menor flexibilidad según la especie. El equipo confirmó su teoría: que C. insecticola tiene un gancho versatile que permite la envoltura flagelar, mediante experimentos de modificación genética.
Cuando los investigadores reemplazaron C. insecticolaAl combinarse con un gancho versatile con una versión más rígida de otra especie, el microbio ya no podía usar la envoltura flagelar y se detenía bruscamente en espacios reducidos. Pero cuando está equipado con C. insecticolaCon el anzuelo blando, las otras especies podrían, al menos hasta cierto punto, envolver el flagelo, permitiéndole moverse a través de espacios más reducidos.
“Las simulaciones físicas recapitularon estos resultados, reforzando la regla easy pero elegante: un gancho versatile permite envolver; la envoltura permite la construcción de túneles; la construcción de túneles permite la supervivencia”, dijo Nakane. “Y esto no fue sólo un fenómeno de laboratorio. Cuando probamos mutantes de gancho rígido dentro de cochinillas reales, su capacidad para colonizar el huésped se desplomó. Sin envoltura, no podían atravesar la barrera de un micrómetro. La evolución claramente había moldeado la suavidad del gancho para ayudar a las bacterias a navegar por la arquitectura interna de su huésped”.
El membership de envoltura flagelar
Los científicos observaron movimientos similares en organismos como Campilobacter, Helicobactery Pseudomonas(bacterias que viajan a través de conductos glandulares y capas mucosas), lo que sugiere que la envoltura flagelar puede ser un rasgo común entre los microbios que necesitan atravesar áreas estrechas y viscosas.
Quizás lo más interesante es que la capacidad de obstaculizar o aumentar esta estrategia podría frenar las bacterias dañinas y favorecer las beneficiosas. Este inteligente interruptor de marcha también podría inspirar la configuración de sistemas de perforación a nanoescala o microrobots.
