En busca de antibióticos naturales en el mar

Stieleria maiorica

Microbiólogos identifican un nuevo tipo de planctomiceto que produce productos naturales bioactivos

Las infinitas extensiones de los océanos son hostiles desiertos, al menos desde la perspectiva de una bacteria que vive en el agua. Por pequeña que sea, sus posibilidades de encontrar suficientes nutrientes en la gran masa de agua parecen ser muy pequeñas. Sin embargo, como en otros desiertos, hay oasis que salvan vidas en el mar.

Por ejemplo, los microorganismos encuentran todo lo que necesitan para vivir en las superficies de las plantas acuáticas y las algas. Aquí, especies muy diferentes pueden crecer dentro de la comunidad de una biopelícula, como se le llama, donde intercambian información y se protegen mutuamente.

Los microbiólogos de Jena que trabajan con el profesor Christian Jogler han descubierto productos naturales en una especie de bacteria recién descubierta, con la ayuda de la cual los microorganismos que viven en el agua controlan la composición de tales biopelículas y las cultivan como un jardín, de acuerdo con sus necesidades.

Los planctomicetos producen sustancias naturales bioactivas

La bacteria Stieleria maiorica es una de las casi 80 especies de bacterias recientemente descubiertas, que el equipo de la Universidad de Jena ha estado cultivando a partir de muestras de agua dulce y salada de toda Europa y Estados Unidos, obtenidas en una colección a gran escala. Stieleria maiorica es miembro de los planctomicetos y fue sacada del mar Mediterráneo frente a la costa de Mallorca.

Los investigadores están particularmente interesados en tales planctomicetos porque sospechan que contienen productos naturales bioactivos. Y con razón, como lo han demostrado los científicos de Jena en su último artículo. Stieleria maiorica, por ejemplo, produce un grupo previamente desconocido de compuestos químicos, que se llamaron "stieleriacina", en honor a la bacteria.

"Estas son moléculas relativamente pequeñas, que son estructuralmente similares a un grupo de conocidas moléculas de señal que los microorganismos usan para comunicarse entre sí", dice Christian Jogler. "Esto llevó a suponer que las estieleriacinas recién descubiertas también actúan como moléculas de señalización en el sentido más amplio", agrega Jogler, quien es profesor de interacciones microbianas en la Universidad de Jena.

Las bacterias liberan antibióticos después de la señal química

Por lo tanto, los investigadores han estado examinando cómo reaccionan otras especies bacterianas a las estieleriacinas producidas por los planctomicetos. Y de hecho descubrieron que las especies de Roseobacter reaccionan a la señal de la estieleriacina. Al igual que los planctomicetos, estos microorganismos se encuentran en plantas acuáticas y algas y compiten con los planctomicetos por hábitat y nutrientes.

Las stieleriacinas promueven el crecimiento de algunas especies de Roseobacter, al tiempo que inhiben otras. Además, las especies que crecen mejor como resultado de la señal química también producen un antibiótico que liberan en su entorno. Roseobacter que son inhibidas en su crecimiento por las estieleriacinas no producen un antibiótico.

"Esta es una ventaja crucial para los planctomicetos", dice el profesor Jogler. "Ellos mismos son resistentes al antibiótico. Sin embargo, el antibiótico inhibe otras especies de bacterias que compiten con los planctomicetos en la biopelícula". Esto le da a los planctomicetos de lento crecimiento la oportunidad de competir con especies bacterianas que de otra manera les habrían dificultado las cosas.

"Se podría decir que los planctomicetos usan a la Roseobacter para el 'trabajo manual pesado' de adaptar la composición de la biopelícula a sus propios requisitos y, como expertos jardineros, para regular el crecimiento de otras especies".

Las sustancias de señalización modulan la composición de las biopelículas

Sin embargo, para el profesor Jogler y sus colegas en el Cluster of Excellence "Balance of the Microverse" en la Universidad de Jena, los planctomicetos son de interés no solo como hábiles jardineros de paisajes subacuáticos. "Las sustancias de señalización química que utilizan los microorganismos para comunicarse e influir en su entorno también podrían ser útiles en la investigación de infecciones", dice Jogler.

Si se pudisen usar pequeñas moléculas para modular la composición de las biopelículas, esto podría usarse, por ejemplo, para evitar que los microorganismos patógenos se depositen en las superficies de los catéteres o implantes.

Con el presente estudio, los autores se sienten confirmados en su hipótesis de que en la búsqueda de nuevas sustancias activas, y en particular de los nuevos antibióticos que son tan cruciales, vale la pena echar un vistazo bajo la superficie del agua. Están convencidos de que todavía se pueden encontrar otras sustancias naturales con propiedades bioactivas en las biopelículas de plantas acuáticas y algas.

El equipo de Alemania y los Países Bajos presenta sus resultados en la edición actual de la revista Communications Biology: The planctomycete Stieleria maiorica Mal15T employs stieleriacines to alter the species composition in marine biofilms

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