Interacciones Microbianas, implicancias tecnológicas y Evolutivas

Indice
1. Introduccion
2. Ecología. Orígenes del término
3. Control Biológico
4. Armas biológicas
5. Interacciones a nivel genético
6. Conclusión
7. Bibliografía

1. Introduccion

La ecología es la ciencia que estudia las interacciones que establecen los organismos unos con otros y con su ambiente físico. Es las más antigua y asimismo la más nueva de las subdivisiones principales de la biología.
Es por lo menos tan antigua como la inquisidora mente humana, imposible de ser ignorada por nuestros ancestros homínidos. Sin embargo como ciencia "dura" es joven, porque sólo recientemente los biólogos han sido capaces de idear la forma de analizar la multitud de variables que afectan a los organismos en su ambiente natural, de estudiarlas cuantitativamente y de construir modelos, establecer hipótesis y someter a prueba las predicciones.

Contando con herramientas como el cálculo la estadística y los modelos de soft, se pueden complementar las investigaciones que tienen su origen en las observaciones sensibles de la naturaleza.
De hecho, los investigadores que sentaron el nacimiento de la ecología como ciencia eran atentos observadores de la naturaleza. Con el posterior avance de las herramientas de estudio y el descubrimiento de la diversidad y la relevancia del mundo microbiano, surge la posibilidad de aplicar conceptos nacidos originalmente para la biología de macroorganismos a este nivel. Asimismo la complejidad de estos microecosistemas generó la necesidad de crear nuevos conceptos o ampliar los preestablecidos, en un intento por describir más fehacientemente las interrelaciones que ocurren a nivel microscópico.
Estas interrelaciones ocurren entre los microorganismos a nivel bioquímico, físico, metabólico, genético. Las interacciones no se limitan a las comunidades microbianas sino que involucran a macroorganismos, influyendo no solo en su rol ecológico sino en su dirección evolutiva, llegando a participar en procesos de especiación. La transferencia horizontal de genes recientemente documentada constituye un interesante ejemplo de esto último, permitiendo el origen de interesantes cuestionamientos a la teoría de "supervivencia del más apto" darwinista. Estos cuestionamientos proponen a la cooperación como un fuerte mecanismo de evolución, desplazando de ese rol a la competencia.

El estudio sistemático de interacciones ha concentrado el interés de ecólogos, microbiólogos, bioquímicos, fisiólogos, etc, permitiendo desarrollar campos de investigación tendientes a evaluar sus posibles aplicaciones en la industria, agricultura, salud. De esta manera las investigaciones no limitan su importancia a un laboratorio, sino que son relevantes directa o indirectamente al resto de la población.

Estas aplicaciones pueden resultar tan beneficiosas como perjudiciales. Desde hace tiempo se conoce la capacidad de ciertos microorganismos de degradar el petróleo, recalcitrantes, xenobióticos y su aplicación en la biorremediación de sitios contaminados, otros son útiles para el incremento en la fertilidad de suelos agrícolas. En contraste, desde la antigüedad se conocen ejemplos del uso de agentes biológicos con fines bélicos, aunque su identificación y desarrollo son posteriores, alcanzando su máxime en la actualidad.

De la amplia gama de aplicaciones actuales, destacamos el uso de microorganismos como agentes de biocontrol y como armas biológicas.

2. Ecología. Orígenes del término

El término ecología parece que se empleó por vez primera a mediados del siglo XIX. El 1 de enero de 1858, el naturalista - trascendentalista de Nueva Inglaterra (Estados Unidos) Henry David Thoreau escribía a su primo George Thatcher, de Bangor, Maine: «El señor Hoar está aún en Concord, ocupado en la Botánica, Ecología, etc., con el propósito de que le resulte verdaderamente provechosa su futura residencia en el extranjero.»

Aunque el origen del término es dudoso, en general se acepta que fue el biólogo alemán Ernst Haeckel el primero que lo definió en el siguiente párrafo:

Entendemos por ecología el conjunto de conocimientos referentes a la economía de la naturaleza, la investigación de todas las relaciones del animal tanto con su medio inorgánico como orgánico, incluyendo sobre todo su relación amistosa y hostil con aquellos animales y plantas con los que se relaciona directa o indirectamente. En una palabra, la ecología es el estudio de todas las complejas interrelaciones a las que Darwin se refería como las condiciones de la lucha por la existencia. La ciencia 7de la ecología, a menudo considerada equivocadamente como «biología» en un sentido restringido, constituye desde hace tiempo la esencia de lo que generalmente se denomina «historia natural». Como se ve claramente por las numerosas historias naturales populares, tanto antiguas como modernas, este tema ha evolucionado en íntima relación con la zoología sistemática. En la historia natural se ha tratado la ecología de los animales con bastante inexactitud; de todos modos, la historia natural ha tenido el mérito de mantener vivo un amplio interés por la zoología. Esta cita apareció en un trabajo de Haeckel en 1870, aunque parece que empleó el término por primera vez en 1866. Aproximadamente siete años antes, el zoólogo francés Isodore Geoffroy St. Hilaire había propuesto el término etología para «el estudio de las relaciones de los organismos dentro de la familia y la sociedad en el conjunto y en la comunidad», y aproximadamente al mismo tiempo el naturalista inglés St. George Jackson Mivart acuñó el término hexicología, que definió en 1894 como «dedicada al estudio de las relaciones que existen entre los organismos y su medio, considerando la naturaleza de la localidad en que habitan, las temperaturas e iluminación que les acomodan y sus relaciones con otros organismos como enemigos, rivales o benefactores accidentales e involuntarios».

La gran influencia de Ernst Haeckel en sus días, mucho mayor que la de Mivart o St. Hilaire, explica la poca aceptación de los términos etología y hexicología y la adopción común del término ecología de Haeckel. Como es sabido, el término etología de St. Hilaire se ha convertido posteriormente en sinónimo de estudio del comportamiento animal.

La definición de Haeckel, que implica el concepto de interrelaciones entre los organismos y el ambiente, ha sido objeto de interpretaciones algo distintas y quizá más profundas desde 1900. Por ejemplo, el ecólogo inglés Charles Elton definió la ecología como la «historia natural científica» que se ocupa de la «sociología y economía de los animales». Un norteamericano especialista en ecología vegetal, Frederick Clements, consideraba que la ecología era «la ciencia de la comunidad», y el ecólogo norteamericano contemporáneo Eugene Odum la ha definido, quizá demasiado ampliamente, como «el estudio de la estructura y función de la naturaleza».

Independientemente de dar una definición precisa, la esencia de la ecología se encuentra en la infinidad de mecanismos abióticos y bióticos e interrelaciones implicadas en el movimiento de energía y nutrientes, que regulan la estructura y la dinámica de la población y de la comunidad. Como muchos de los campos de la biología contemporánea, la ecología es multidisciplinaria y su campo es casi ilimitado. Este punto ha sido claramente expresado por el ecólogo inglés A. Macfadyen:

La ecología se ocupa de las interrelaciones que existen entre los organismos vivos, vegetales o animales, y sus ambientes, y éstos se estudian con la idea de descubrir los principios que regulan estas relaciones. El que tales principios existen es una suposición básica -y un dogma- para el ecólogo. Su campo de investigación abarca todos los aspectos vitales de las plantas y animales que están bajo observación, su posición sistemática, sus reacciones frente al ambiente y entre sí y la naturaleza física y química de su contorno inanimado… Debe admitirse que el ecólogo tiene algo de vagabundo reconocido; vaga errabundo por los cotos propios del botánico y del zoólogo, del taxónomo, del fisiólogo, del etólogo, del meteorólogo, del geólogo, del físico, del químico y hasta del sociólogo. Invade esos terrenos y los de otras disciplinas establecidas y respetadas. El poner límite a sus divagaciones realmente uno de los principales problemas del ecólogo y debe resolverlo por su propio interés. (Animal Ecology: Aims and Methods. 1957)

Objetivos

• Analizar el uso que ha dado el hombre a algunas interacciones microbianas observadas en la naturaleza.
• Conocer y evaluar la importancia de las interacciones génicas en el mecanismo evolutivo.

3. Control Biológico

Generalidades.
Alrededor del mundo, las enfermedades de los cultivos ocasionan pérdidas estimadas del 12% del total producido, y las pérdidas en postcosecha se encuentran entre el 10 y 50%. Por lo tanto, es necesario hallar formas de prevenir el daño causado por microorganismos, con el fin de asegurar una provisión estable de alimentos. Una forma de realizarlo es mediante el uso de agroquímicos (pesticidas y fertilizantes), sin embargo estos contribuyen a la acumulación de residuos tóxicos en las cosechas y en el ambiente, con serias consecuencias para la salud humana. Además los pesticidas no permiten un control efectivo de muchas enfermedades producidas por fitopatógenos del suelo. La utilización de microorganismos antagonistas o enmiendas orgánicas es una alternativa para mejorar la nutrición y resistencia de las plantas así como disminuir la incidencia de enfermedades.

La estabilidad ecológica inherente a los ecosistemas naturales y su autorregulación característica, se pierden cuando el hombre modifica las comunidades naturales a través de la ruptura del frágil tejido de interacciones a nivel de comunidades. De todas formas, esta ruptura puede ser reparada restituyendo los elementos reguladores perdidos en la comunidad. A través de la adición o el incremento de la biodiversidad que funcionan en los ecosistemas agrícolas. Una de las razones más importantes para restaurar y/o mantener la biodiversidad en la agricultura, es que presta una gran variedad de servicios ecológicos. Uno de estos servicios es la regulación de la abundancia de organismos indeseables a través de la predación, el parasitismo y la competencia. Predadores, parásitos y patógenos actúan como agentes de control natural que, bien manejados, pueden regular la población de componentes indeseables o no aptos en un agroecosistema particular.

Esta regulación se llama "control biológico" y DeBach (1964) la define como "la acción de parásitos, predadores o patógenos que mantiene la densidad de la población de un organismo plaga en un promedio menor del que ocurriría en su ausencia".

En la naturaleza existe una interacción continua entre los potenciales patógenos y sus antagonistas de forma tal que estos últimos contribuyen a que no haya enfermedad en la mayoría de los casos; es decir, el control biológico funciona naturalmente. La observación de este hecho natural permite el aislamiento de un biocontrolador de un mismo ambiente donde prolifera el patógeno.

Se han descrito varios mecanismos de acción de los antagonistas para controlar el desarrollo de patógenos. Ellos son: antibiosis, competencia por espacio o por nutrientes, interacciones directas con el patógeno (micoparasitismo, lisis enzimática).

Un importante y posible mecanismo de acción antagónica es la competencia. Se puede definir competencia como el desigual comportamiento de dos o más organismos ante un mismo requerimiento, siempre y cuando la utilización del mismo por uno de los organismos reduzca la cantidad disponible para los demás. Un factor esencial para que exista competencia es que haya "escasez" de un elemento, si hay exceso no hay competencia. La competencia más común es por nutrientes, oxígeno o espacio.

La competencia por espacio también ha sido reportada; se menciona que las levaduras son efectivas colonizadoras de la superficie de plantas y se destaca la producción de materiales extracelulares (en especial polisacáridos) que restringen el espacio para la colonización por otros microorganismos.

Otro mecanismo de biocontrol es la interacción directa con el patógeno. Existen dos tipos de interacciones directas entre los antagonistas y los patógenos. Ellas son el parasitismo y la predación:

• Parasitismo: El término parasitismo se refiere al hecho de que un microorganismo parasite a otro. El parasitismo consiste en la utilización del patógeno como alimento por su antagonista. Generalmente se ven implicadas enzimas extracelulares tales como quitinasas, celulasas, Beta-1-3-glucanasas y proteasas que rompen las estructuras de los hongos parasitados. Hongos hiperparásitos Los ejemplos más conocidos de hongos hiperparásitos son Trichoderma y Gliocladium. Ambos ejercen su acción mediante varios mecanismos entre los que juega un rol importante el parasitismo. Hongos del género Trichoderma han sido muy estudiados como antagonistas de patógenos de suelos como Rizoctonia solani, Sclerotium rolfsii y Sclerotium cepivorum y existen varias formulaciones comerciales desarrolladas a partir de ellos.
• Predación: En el caso de la predación el antagonista se alimenta de materia orgánica entre la cual ocasionalmente se encuentra el patógeno.

Para ser más eficaces, los antagonistas deben ser:

• Genéticamente estables.
• Efectivos a bajas concentraciones.
• Fáciles de reproducir en medios de cultivo económicos.
• Efectivos para controlar un amplio rango de patógenos.
• Preparados para ser distribuidos en una forma fácil.
• No tóxicos para los seres humanos.
• Resistentes a los pesticidas.
• Compatible con otros tratamientos (químicos y físicos).
• No patogénico para las plantas.
• Activos contra el patógeno de múltiples formas

Bajo condiciones ideales, como en el laboratorio, los antagonistas pueden proteger completamente a las plantas de los patógenos. En el campo, el control de enfermedades es un poco menos exitoso. Los factores críticos incluyen a la humedad, disponibilidad de nutrientes y pH. También es importante seleccionar una cepa agresiva del antagonista.

Control biológico de microorganismos patógenos:
Control biológico de Sclerotium rolfsii Sacc. en Phaseolus vulgaris mediante la utilización de Penicillium notatum.
Es un patógeno relevante de plantas con importancia económica en zonas tropicales. Se han aplicado algunas medidas de control sin obtenerse resultados suficientemente satisfactorios:

PCNB (Pentacloro-nitrobenceno) aplicado al suelo, el cual presentó un buen efecto fungistático en la superficie, pero debajo de ésta provocó un crecimiento micelial vigoroso y abundante formación de esclerocios. La aplicación de este producto constituye además una presión selectiva favorable para hongos de géneros tales como Fusarium y Pythium, causando al mismo tiempo una reducción en otros sectores de la microflora. Igualmente, se ha señalado que algunos de estos productos pueden afectar las poblaciones de saprófitos y actinomicetes, reconocidos antagonistas de fitopatógenos, lo cual crea una situación potencialmente peligrosa.

En pruebas de campo, DCNA (2, 6-Dicloro-4-Nitroanilina) disminuye la incidencia de la enfermedad y contribuye así al incremento en la producción de maní. Sin embargo, en la mayoría de los casos la información obtenida en pruebas de laboratorio es contradictoria cuando se compara con los resultados de campo.

Algunos fumigantes desaparecen rápidamente si el suelo tiene un alto contenido de materia orgánica; la rápida descomposición de estos productos se debe a la actividad microbiana. Como alternativa para el control de este importante grupo de patógenos, se seleccionó Penicillium notatum como biocontrolador, el cual mostró en pruebas de laboratorio e invernadero una acción antagónica que se expresa en inhibición de la germinación de esclerocios, invasión y maceración de éstos, supresión del crecimiento saprofítico y de la producción de esclerocios del patógeno (Díaz y col., 1974) (Díaz y col., 1977).

El aislamiento de Penicillium notatum, probado en trabajos posteriores, demostró ser un antagonista efectivo para el control biológico de Sclerotium rolfsii en suelo natural y condiciones de campo. Penicillium. notatum induce una maceración y por lo tanto desintegración de los tejidos de los esclerocios de Sclerotium rolfsii siendo su efecto antagónico un caso típico de hiperparasitismo (Pineda y Polanco, 1982).

Control biológico de insectos plaga:
Los artrópodos plaga (insectos y ácaros) pueden ser infectados por microorganismos que les ocasionan enfermedades como bacterias, virus y hongos. Bajo ciertas condiciones, como la humedad elevada o abundancia de la plaga, estos organismos de ocurrencia natural pueden multiplicarse y ocasionar brotes de enfermedades o epizootias que pueden acabar con una población. Las enfermedades pueden ser un control natural muy importante de algunos artrópodos plaga. Algunos patógenos han sido producidos en masa y se encuentran disponibles en formulaciones comerciales. Estos productos, son llamados insecticidas microbiológicos, bioremediadores o bioinsecticidas. Algunos de estos todavía se encuentran en fases experimentales, otros ya están disponibles por muchos años. Formulaciones de la bacteria Bacillus thuringiensis o Bt, por ejemplo, son ampliamente usadas por los productores. La mayoría de patógenos de los artrópodos son específicos a ciertos grupos y a ciertas etapas de vida de los insectos. Los productos microbiológicos no afectan directamente a los insectos benéficos y, por lo general, no son tóxicos para los seres humanos y para las otras especies.

Control de plantaciones ilícitas
Este ejemplo nos pareció particularmente interesante porque a diferencia del concepto original de biocontrol no se controla ninguna plaga ni patógeno y además se utiliza como biocontrolador un agente que frecuentemente es el patógeno a controlar.
Los EE. UU. aisló una especie de Fusarium que provoca enfermedad en la planta de coca y pensaba liberarla en Colombia.
Este hongo se ha venido estudiando desde los años 60 cuando de manera accidental se relacionó su acción devastadora sobre plantas de coca (Erytroxylum coca) cuando una importante compañía mundial de gaseosas, cultivaba plantas de coca en una estación experimental en Hawai y éstas se marchitaban y luego morían una vez germinaban; se importaron nuevas plantas y también morían, pero no atacaban las plantaciones nativas. En los años 70 y muy temprano en la década de los años 80s algunas agencias gubernamentales como la USDA-ARS (Departamento de Agricultura de los Estados Unidos-Servicio de investigaciones Agropecuarias) duplicaron las investigaciones y aislaron las especies patogénicas de Fusarium oxysporum como Fusarium oxysporum f.sp.erythroxyli. La cepa más conocida se denominó EN-4 y fue aislada por el Dr. David Sands. Fusarium oxysporum f.sp.erythroxyli.

La utilización de Fusarium como micoherbicida es un tanto irresponsable, prematura y de alto riesgo. La no especificidad del hongo, su largo período de permanencia en suelo, su gran capacidad de cambiar d una forma metabólica a otra y su alta toxicidad (es productor de micotoxinas y distintos metabolitos tóxicos para el hombre y animales) son suficientes argumentos que hablan en su contra. Mucho más si se tratara de especies introducidas o manipuladas genéticamente.

Este hecho respalda las acusaciones realizadas por parte del gobierno cubano, el que denuncia a los EE.UU por la liberación de un agente patógeno activo contra las plantaciones de tabaco, principal cultivo de la isla.

4. Armas biológicas

Otras de las interacciones que ocurren naturalmente es la producción de enfermedades por parte de microorganismos a otros organismos vivos, incluyendo al hombre. En esta interacción se basa el desarrollo de una "nueva" tecnología bélica: las armas biológicas. Se trata de armas hechas con agentes infecciosos -como bacterias, hongos y virus- o sus metabolitos que provocan enfermedades humanas o plagas en los cultivos y en el ganado. Algunos de los agentes que se prestan al uso como armas biológicas son los mismos microorganismos vivientes, o las toxinas producidas como consecuencia del metabolismo de microbios, plantas y animales. Algunos autores consideran a las toxinas como agentes químicos; sin embargo, en 1972 fueron incluidas dentro del listado de la Convención de Armas Biológicas.

En ese sentido se define como guerra biológica al desarrollo y la multiplicación y la posterior utilización de microorganismos patógenos, es decir productores de enfermedades, con el fin de atacar una población y ocasionar su destrucción mediante la dispersión de tales agentes. La guerra biológica como tal es más antigua que lo que creemos. En épocas antiguas, cuando una ciudad era sitiada por invasores, estos utilizaban catapultas para arrojar por sobre las murallas los cuerpos de los enfermos – por ejemplo de peste bubónica- con el fin de diseminar le enfermedad en la ciudad atacada. Sin embargo, ha adquirido una nueva dimensión en estos días, puesto que la facilidad de su producción las hace accesibles para los grupos terroristas. Las características de las armas biológicas son, como analizaremos posteriormente, perfectamente compatible con el modus operandi de los terrorista y constituyen no sólo un arma de destrucción masiva sino también una forma de infundir el pánico en la población (basta citar el ejemplo del terror de la población norteamericana ante la aparición de casos de carbunco). Sumado a esta situación, el profundo avance en los conocimientos genéticos y moleculares de los organismos vivos potencia la peligrosidad de estos agentes.

Agentes potenciales

Virus	Bacterias	Toxinas
Ébola, Fiebre amarilla, Viruela, Encefalitis equina, Influenza	Bacillus anthracis	Ricina
		Botulinica
	Yersinia pestis	Micotoxinas

En general, las bacterias son más fácilmente utilizables que los virus. Esto es porque la manipulación de agentes virales altamente peligrosos debe hacerse en un laboratorio correctamente equipado (clase 4); de lo contrario, un escape accidental podría tener consecuencias devastadoras para la misma comunidad terrorista que pretende utilizarlo. Es valido agregar que muchas de las enfermedades infecciosas asociadas a la guerra biológica son endémicas en la mayoría de los lugares sospechosos de desarrollar un arma biológica. Otra situación interesante es la posibilidad de utilizar el virus Viruela, este es el argumento que esgrimen lo EE. UU. y la ex URSS contra la destrucción de las únicas cepas de virus que teóricamente existen en el mundo.

Las armas biológicas son tentadoras por varias razones:

• Son fáciles de traficar. No pueden ser captadas por los detectores de metales en los aeropuertos, por los rayos X o por perros entrenados, como sí pueden descubrirse las armas de fuego, las granadas y los explosivos plásticos.
• Son baratas (se estima que para empezar puede necesitarse menos de un millón de dólares, pero la toxina del botulismo puede producirse por apenas 400 dólares).
• Son una vía ideal para causar pánico social.
• A diferencia de las armas químicas, necesitan sólo del microbio para reproducir el agente en gran cantidad.
• Los agentes biológicos son inodoros, insípidos, y cuando están dispersos en una nube de aerosol, son invisibles al ojo humano porque el tamaño de partícula del aerosol es extremadamente pequeño (1 a 5 micrómetros o micrones). Es muy difícil ubicar a los que las usen en un eventual ataque.
• Los organismos vivos (patógenos microbianos), requieren períodos de incubación de 24 horas a 6 semanas entre la infección y la aparición de los síntomas. Esto tiene al menos dos implicancias: por un lado pueden continuar teniendo un impacto significativo (mucho después al ataque inicial, a largo plazo). Por otro lado significa que un ataque biológico puede ser terminado antes de que la población blanco pueda detectarlos u ocurrir en secreto. De esta forma los efectos podrán ser confundidos con un brote natural de una enfermedad (por ejemplo, la sintomatología inicial del carbunco es muy similar a una gripe.

Los "ataques" a EE. UU. ocurrieron en épocas donde aumenta la frecuencia de los casos de Influenza. El pánico social, es de esta manera, inevitable.

El hecho de que la palabra ataque esté entre comillas no es casual, algunos han sugerido que los casos de carbunco han sido ocasionados, de alguna manera, por el gobierno estadounidense, para justificar su ofensiva a países terroristas.

5. Interacciones a nivel genético

Las interacciones entre los organismos no se limitan a un intercambio bioquímico, mucho menos a un contacto físico sino que además existen estrechas relaciones genéticas, el antecedente más espectacular lo constituye el origen endosimbionte de las mitocondrias, hecho que se ha podido constatar con la secuenciación del genoma de Rickettsia, que ha resultado extraordinariamente semejante al de las mitocondrias.
Todavía, las bacterias y los virus continúan intercambiando genes, regulando ecosistemas y manteniendo la complejidad
Existen ejemplos de microorganismos que establecen una relación genética con artrópodos que deriva en la alteración del curso normal de su ontogenia.

Wolbachia
En la década de los cincuenta un equipo de científicos se encontró con dificultades inesperadas al intentar cruzar dos razas distintas de una misma especie de mosquito. Durante unos 20 años la causa de esta incompatibilidad constituyó un misterio. Finalmente, en 1971, Janice Yen y Ralph Barr (Universidad de California) establecieron que una bacteria del género Wolbachia es la culpable del fenómeno hoy conocido como "incompatibilidad citoplasmática.''

Yen y Barr demostraron que la incompatibilidad citoplasmática tiene lugar cuando machos infectados por Wolbachia se aparean con hembras no portadoras de la bacteria. En este tipo de cruces o no se produce descendencia o ésta es muy reducida. Los investigadores comprobaron que la barrera reproductiva puede ser eliminada mediante un tratamiento antibiótico que libere a los mosquitos de sus endosimbiontes bacterianos.

Las bacterias del género Wolbachia son microorganismos capaces de infectar células de testículos y ovarios de muchas especies de insectos y de otros artrópodos, alterando profundamente la reproducción de sus hospedadores.

Dependiendo de la especie afectada, la presencia de Wolbachia puede conllevar distintas anomalías. Así, en Insectos, los microorganismos suelen causar la muerte de los embriones de uno de los dos sexos, generalmente del masculino. En cambio, en Isópodos (crustáceos con todas sus patas iguales) y Anfípodos (malacostráceos acuáticos sin caparazón) la infección por Wolbachia transforma machos genéticos en hembras morfológicas y funcionales. En especies gonocorísticas, el incremento de la proporción de hembras inducida por la bacteria, podría derivar en extinción en caso de extenderse demasiado el efecto feminizante.

Según sus efectos, las alteraciones reproductivas asociadas a Wolbachia pueden clasificarse en tres grupos:

• Incompatibilidad citoplasmática: Los machos infectados únicamente pueden generar una descendencia normal (en número) si se aparean con hembras infectadas. La ausencia de descendencia en los cruces incompatibles se debe o bien a que no se lleva a cabo la fecundación o bien a la muerte de los embriones.
• Inducción de Partenogénesis: Las hembras infectadas son capaces de reproducirse asexualmente a partir de óvulos no fecundados, produciendo hijas como descendencia.
• Efecto Feminizante: Las hembras portadoras de Wolbachia producen una descendencia mayoritariamente compuesta por hembras. Los embriones infectados con una dotación genética masculina se desarrollan como hembras morfológicas y funcionales.

Además de en insectos, los científicos han encontrado a Wolbachia en una gran variedad de isópodos y anfípodos, en una especie de ácaro y quizás en una especie de lombriz.
No hay evidencias de la infección de mamíferos, pero esto no ha significado la pérdida de interés de los biólogos por la bacteria.

Papel  de  Wolbachia  en  Procesos  de  Especiación
Una de las cuestiones más interesantes relacionadas con Wolbachia, es la que hace referencia a su papel en la aparición de nuevas especies. Un concepto central de las teorías de especiación es el de Aislamiento Reproductivo: los genes de dos poblaciones aisladas reproductivamente pueden diverger hasta alcanzar la incompatibilidad genética. En este punto, se considera que a partir de la especie original han surgido dos especies.
Según Werren, Wolbachia puede constituir un mecanismo idóneo para generar aislamiento reproductivo. Werren y sus colaboradores han observado que en una especie de insecto, tal aislamiento puede originarse entre dos poblaciones infectadas por distintas cepas de Wolbachia . Werren sugiere que el mapeo genético de la diversidad de insectos infectados y no infectados podría aportar pruebas a favor de esta teoría.

¿Podría Wolbachia infectar vertebrados y jugar un papel en su especiación? Hace algunas decadas un grupo de investigadores intentó, sin éxito, infectar ratones con varias cepas de Wolbachia. O'Neill puso de manifiesto que todas las especies analizadas de Wolbachia eran son muy sensibles a la temperatura por lo que son incapaces de sobrevivir en animales de sangre caliente. Sin embargo, para Werren aún es demasiado pronto para descartar completamente la posibilidad.

6. Conclusión

Según palabras de Lynn Margulis los "organismos vivos visibles funcionan sólo gracias a sus bien desarrolladas conexiones con la red de vida bacteriana (...) toda la vida está embebida en una red bacteriana autoorganizadora que incluye complicadas redes de sistemas sensores y de control que tan sólo empezamos a percibir", como ejemplo de ello los suelos terrestres se hallan plagados de bacterias en su mayor parte desconocidas, que cumplen funciones fundamentales en la degradación de sustancias toxicas o en la fijación de nitrógeno y en la regeneración de suelos y ecosistemas marinos y terrestres. Además, diferentes especies microbianas viven en el interior de organismos superiores colaborando con la degradación de sustancias que no pueden digerir o con la producción de otras imprescindibles para el organismo.

Algunas de estas interacciones han resultado beneficiosas, aplicándose para controlar las plagas y malezas de una forma "natural", evitando los problemas asociados al uso intensivo de compuestos químicos para tal fin. Sin embargo esto requiere de un uso racional, debido a que en otros casos los microorganismos patógenos son fuente de una nueva arma de destrucción masiva.

El estudio minucioso de las interacciones ha permitido encontrar ejemplos asombrosos de participación de microorganismos tanto en la regulación génica como en la dirección evolutiva. Se manifiesta así la importancia de las mismas y su implicancia en los mecanismos evolutivos, orientando los estudios hacia una nueva Biología.

7. Bibliografía

• Curtis, H. y Barnes S. Biología, 5ta Ed., Editorial Panamericana. 1994.
• DIAZ P., C. y N. PONS de LABRADOR. Nota preliminar sobre organismos antagónicos a Sclerotium rolfsii. CIARCO IV: 7 - 10. 1974.
• DIAZ P., C. y J. L. CASTRO. Estudio sobre el control biológico de Sclerotium rolfsii. Agronomía Tropical 29: 539 - 547. 1977.
• Máximo Sandín. Las "sorpresas" del genoma, datos no publicados, 2000.
• Máximo Sandín. Evolución sin Darwin. Conferencia en la Universidad Nacional de Río Cuarto. Septiembre, 2001.
• Manuel Mejías ¿Hay que tener miedo al ántrax? Conferencia en la Universidad Nacional de Río Cuarto. Octubre, 2002.
• José Rafael Leda. EE. UU. lanza hongo mortal sobre Ecuador. www....

 

 

Autor:

Emiliano Jesus Salvucci
DNI:28571356

Estudiante de Microbiologia
Universidad Nacional de Rio Cuarto
Acerca de la monografía:
Categoría: biología, ecología
Key words: interacciones microbianas, control biológico, evoluciòn