{"id":205641,"date":"2015-12-03T14:58:11","date_gmt":"2015-12-03T16:58:11","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=205641"},"modified":"2015-12-03T14:58:11","modified_gmt":"2015-12-03T16:58:11","slug":"la-fortaleza-que-brinda-la-union","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/la-fortaleza-que-brinda-la-union\/","title":{"rendered":"La fortaleza que brinda la uni\u00f3n"},"content":{"rendered":"
\"Los

Richard Janissen\/ Universidad Delft de Tecnolog\u00eda<\/span><\/a> Los filamentos de EPS se proyectan a partir de biofilme en im\u00e1genes coloreadas obtenidas mediante el microscopio de fluorescenciaRichard Janissen\/ Universidad Delft de Tecnolog\u00eda<\/span><\/p><\/div>\n

\u201c\u00bfQu\u00e9 son esas c\u00e9lulas largas?\u201d, indag\u00f3 la f\u00edsica M\u00f4nica Cotta, mostrando im\u00e1genes de la bacteria Xylella fastidiosa<\/em> producidas en los potentes microscopios del Instituto Nacional de Fot\u00f3nica Aplicada a la Biolog\u00eda Molecular (Infabic), en la Universidad de Campinas (Unicamp). La pregunta evoc\u00f3 un recuerdo casi olvidado de antiguos estudios de la bi\u00f3loga Alessandra de Souza, investigadora del Centro de Citricultura Sylvio Moreira del Instituto Agron\u00f3mico de Campinas (IAC). Cuando atraviesan una situaci\u00f3n de estr\u00e9s, diversas bacterias suprimen la producci\u00f3n de la prote\u00edna que las separa en dos luego de la replicaci\u00f3n. Se trata de la denominada filamentaci\u00f3n, que ahora parece ser una propiedad fundamental en la formaci\u00f3n del biofilme que torna temible a este microorganismo: el agregado bacteriano ocupa y bloquea el xilema (los vasos que transportan agua y otras sustancias desde la ra\u00edz hacia el resto de las partes de la planta), provocando serios da\u00f1os en el desarrollo de las plantas y en la producci\u00f3n de frutos. El grupo describi\u00f3 la formaci\u00f3n del biofilme en un art\u00edculo que se public\u00f3 en abril en la revista Scientific Reports<\/em> y prosigue en la b\u00fasqueda de las formas de derrotar a esos viejos enemigos de los citricultores brasile\u00f1os y de los productores norteamericanos de uvas, e invasores recientes de los olivares italianos. Las posibilidades de \u00e9xito pueden residir, al menos en parte, en la cooperaci\u00f3n interdisciplinaria. En opini\u00f3n\u00a0 del f\u00edsico Carlos Lenz Cesar, vicecoordinador del Infabic, el triunfo del instituto se basa en que congrega a investigadores con especialidades distintas. \u201cCada uno de ellos debe profundizarse en su \u00e1rea, aportando al conjunto a trav\u00e9s de la colaboraci\u00f3n\u201d, sostiene.<\/p>\n

Cuando Cotta comenz\u00f3 a analizar la Xylella<\/em> en su microscopio de fluorescencia, no obten\u00eda buenas im\u00e1genes porque el brillo que emit\u00edan las bacterias \u2013del cual depende el instrumento\u2013 era muy d\u00e9bil. Eso mejor\u00f3 con la sugerencia que le hiciera De Souza, de insertar en las bacterias la prote\u00edna verde fluorescente (GFP, seg\u00fan su sigla en ingl\u00e9s), que se transform\u00f3 en el marcador de mayor \u00e9xito en los estudios biol\u00f3gicos porque emite un brillo mucho m\u00e1s intenso. A pesar de eso, el dispositivo no permit\u00eda el estudio de organismos vivos y faltaba interpretar a los peque\u00f1os c\u00edrculos verdes, que tambi\u00e9n se observaban en el microscopio de fuerza at\u00f3mica del grupo de la f\u00edsica. La pista fundamental surgi\u00f3 de la percepci\u00f3n avezada de la investigadora para utilizar la microscop\u00eda para el estudio de materiales. \u201cLa bacteria s\u00f3lo puede tener tal simetr\u00eda si se encuentra \u2018de pie\u2019, es decir, ubicada en forma vertical\u201d, imagin\u00f3 (vea las im\u00e1genes en la p\u00e1gina 52<\/em>). Lo que observaba ser\u00eda la extremidad del organismo visto desde arriba. Y resolvi\u00f3 probar con otros tipos de microscop\u00eda.<\/p>\n

El microscopio confocal del Infabic, capaz de generar im\u00e1genes tridimensionales, era prometedor, pero las bacterias vivas segu\u00edan vi\u00e9ndose como manchas. La soluci\u00f3n apareci\u00f3 cuando lleg\u00f3 el microscopio confocal con detecci\u00f3n v\u00eda spinning disk<\/em>, que posee un disco que gira a alta velocidad, repleto de perforaciones equipadas con lentes a trav\u00e9s de las cuales pasan haces de luz l\u00e1ser que barren la muestra. \u201cEn algunos segundos pod\u00edamos producir im\u00e1genes tridimensionales, en lugar de los varios minutos necesarios en el confocal tradicional\u201d, relata la f\u00edsica. Su grupo \u2013especialmente el bi\u00f3logo alem\u00e1n Richard Janissen, por entonces en el laboratorio realizando una residencia de posdoctorado y ahora en la Universidad Delft de Tecnolog\u00eda, en Holanda, y el f\u00edsico doctorando colombiano Duber Murillo\u2013, comenz\u00f3 a examinar placas de cultivo de Xylella<\/em> a lo largo de todo su ciclo de vida, y as\u00ed dilucid\u00f3 una parte importante del comportamiento de la bacteria. La interpretaci\u00f3n inicial de Cotta era correcta. \u201cLas bacterias quedan \u2018en pie\u2019 y giran sobre la punta en contacto con la superficie\u201d, explica, mostrando una oscilaci\u00f3n similar a la de un mu\u00f1eco tentetieso. Las im\u00e1genes se borraban debido al movimiento. \u201cEn ese microscopio pudimos producir 100 cuadros por segundo en tres dimensiones\u201d, relata Lenz. \u201cAtrapamos a la bacteria en el salto, como si se tratara de un helic\u00f3ptero en vuelo que apareciera en la foto con sus aspas detenidas\u201d.<\/p>\n

\"052-055_Xylella_233\"<\/a>La fluorescencia, tal como las firmas qu\u00edmicas que se detectaron en el microscopio Raman confocal de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), revel\u00f3 que en el inicio del proceso de colonizaci\u00f3n las bacterias excretan algo que se acumula en uno de sus extremos. Esas secreciones, a las que se conoce gen\u00e9ricamente como sustancias polim\u00e9ricas extracelulares (EPS) poseen propiedades distintas seg\u00fan la etapa de desarrollo del biofilme. En un primer momento, las EPS solubles adhieren a la bacteria sobre el sustrato (en este caso, la placa de vidrio) en forma reversible. Bajo el microscopio, luego de limpiar la muestra, se observa una estructura en forma de volc\u00e1n, donde se hallaba adherida la bacteria. A continuaci\u00f3n, el organismo comienza a producir EPS capsular, que torna a esa uni\u00f3n irreversible y atrae a sus compa\u00f1eras, formando conglomerados. \u00c9se es el nacimiento del biofilme de Xylella<\/em>, en el cual las bacterias van quedando inmersas en una goma de EPS.<\/p>\n

En las im\u00e1genes secuenciales de la formaci\u00f3n del biofilme, Janissen divis\u00f3 a las bacterias largas entre conglomerados de bacterias vecinas, algo que luego se explic\u00f3 con el nombre de filamentaci\u00f3n. \u201cLos conglomerados probablemente producen una se\u00f1al qu\u00edmica y algunas bacterias de la periferia comienzan a replicarse sin dividirse\u201d, explica Cotta. El resultado son bacterias alargadas que segregan EPS, atraen compa\u00f1eras y aceleran la formaci\u00f3n de una comunidad compacta. Seg\u00fan la f\u00edsica, es la primera vez que se describe este proceso, al que se conoce como filamentaci\u00f3n, en biofilmes bacterianos. La investigadora descubri\u00f3 algo que parece ser el mismo fen\u00f3meno en el material anexo de un art\u00edculo sobre la bacteria del c\u00f3lera, publicado en 2012 en la revista Science<\/em> por un grupo estadounidense. \u201cObserv\u00e9 un video en el cual, de repente, aparec\u00edan los filamentos; pero los autores no mencionan nada\u201d, comenta Cotta. No basta con que la informaci\u00f3n sea visible: es necesario que alguien la note.<\/p>\n

Otro aspecto del ciclo de vida de la bacteria apareci\u00f3 gracias al microscopio confocal, que permite virtualmente girar la muestra y analizarla por debajo, donde el biofilme se adhiere a la placa de Petri. El mismo queda sujeto solamente por algunos puntos, aquellas bacterias iniciales que se anclaron al sustrato a trav\u00e9s de una de sus extremidades. Esa estructura puede facilitar la transmisi\u00f3n de la enfermedad por medio del insecto vector responsable de la transmisi\u00f3n de la enfermedad. \u201cEs muy factible que la cigarrita (el insecto vector) arranque una porci\u00f3n del biofilme cuando succiona la savia de la planta infectada\u201d, imagina Cotta, por el momento en forma especulativa. Resta comprobar si eso es lo que realmente sucede; por ahora se trata de una de esas pistas que la comprensi\u00f3n f\u00edsica puede aportarle a los bi\u00f3logos. \u201cLo que detectamos no contradice lo que la Xylella<\/em> necesita tener in vivo<\/em>\u201d.<\/p>\n

En la pr\u00e1ctica
\n<\/strong>Ahora Murillo intenta determinar cu\u00e1les componentes son necesarios en el medio de cultivo para la adherencia de las bacterias. Se trata de un proceso exploratorio, donde el f\u00edsico va retirando componente por componente y luego vuelve a agregarlo, mientras observa la reacci\u00f3n de los cultivos de Xylella<\/em>. En broma, Cotta lo califica como \u201ctrabajo de bi\u00f3logo\u201d. La idea consiste en elaborar un modelo de adherencia que permita darle un tratamiento m\u00e1s experimental al problema y buscar, por ejemplo, impedir la formaci\u00f3n del biofilme.<\/p>\n

\"Perpendiculares

Richard Janissen\/ Universidad Delft de Tecnolog\u00eda<\/span><\/a> Perpendiculares al sustrato, las bacterias segregan sustancia adherente (EPS)Richard Janissen\/ Universidad Delft de Tecnolog\u00eda<\/span><\/p><\/div>\n

Uno de los objetivos radica en comprender c\u00f3mo la sustancia N-acetilcolina (NAC) impide que la Xylella fastidiosa<\/em> ocasione da\u00f1os severos a las plantas, tal como revel\u00f3 el grupo de De Souza en 2013 (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 214<\/em><\/a>). Por ahora, Cotta supone que la NAC, presente en jarabes expectorantes, podr\u00eda actuar sobre las EPS solubles, impidiendo que la adhesi\u00f3n se torne irreversible. Eso porque fue en ese momento inicial de la formaci\u00f3n del biofilme, que el f\u00edsico indio Prasana Sahoo, quien trabajaba en el laboratorio de la Unicamp en una pasant\u00eda de posdoctorado, agreg\u00f3 NAC a una muestra que observaba bajo el microscopio confocal y not\u00f3 que las bacterias se soltaban del sustrato.<\/p>\n

Dicha observaci\u00f3n fue un hallazgo fortuito de la investigaci\u00f3n de Sahoo. \u00c9ste coloca bacterias sobre una superficie repleta de nanohilos atravesados, que se asemeja a una cama de clavos en miniatura. Las EPS forman un tejido que se apoya sobre los hilos, que a su vez registra la fuerza ejercida por el biofilme.<\/p>\n

De acuerdo con Cotta, esos avances fueron posibles mediante la combinaci\u00f3n de diferentes dispositivos y t\u00e9cnicas de microscop\u00eda que poco a poco van permitiendo hallar las piezas del rompecabezas. Nada nuevo para la f\u00edsica de los materiales. \u201cTan s\u00f3lo trasladamos ese razonamiento para la microbiolog\u00eda\u201d, dice.<\/p>\n

La Xylella fastidiosa<\/em>, causante de graves perjuicios para la producci\u00f3n brasile\u00f1a de naranjas, recientemente lleg\u00f3 al sur de Italia y tiene aterrorizada a la regi\u00f3n de Ap\u00falia, donde los olivos centenarios (y hasta milenarios) son patrimonio nacional. En 2013, el vir\u00f3logo vegetal Donato Boscia, del Consejo Nacional de Investigaci\u00f3n italiano en Bari, se top\u00f3 con olivos secos en un huerto y se aboc\u00f3 a hallar la causa. Luego de consultar a colegas en Italia y otros pa\u00edses, lleg\u00f3 a la Xylella fastidiosa<\/em>. Al comienzo de 2014, una investigadora del grupo vino a Cordeir\u00f3polis, en el interior paulista, para aprender a aislar la bacteria con el ingeniero agr\u00f3nomo Helv\u00e9cio Della Coletta-Filho, a cargo de la cl\u00ednica fitopatol\u00f3gica del Centro de Citricultura. A su regreso a Italia, ella lo logr\u00f3 r\u00e1pidamente. \u201cNunca vi un grupo que avanzara tanto en investigaci\u00f3n en tan poco tiempo\u201d, comenta De Souza.<\/p>\n

La comparaci\u00f3n gen\u00e9tica entre las muestras de Xylella<\/em> de diferentes regiones del mundo indica que la bacteria de los olivares habr\u00eda llegado a Europa junto con plantas ornamentales (adelfas) oriundas de Costa Rica. La relaci\u00f3n cultural de los italianos con los olivos convierte a la invasi\u00f3n bacteriana en un problema social, adem\u00e1s de econ\u00f3mico. \u201cAlgunos llegaron a desconfiar de los propios investigadores que descubrieron la enfermedad\u201d, comenta De Souza, que en octubre del a\u00f1o pasado viaj\u00f3 a Bari para presentar su trabajo con la NAC. Seg\u00fan ella, el grupo europeo ya ha comenzado a investigar el efecto de la sustancia, con resultados prometedores. \u201cLas plantas absorben la NAC, pero a\u00fan es necesario comprobar si eso reduce la infecci\u00f3n\u201d.<\/p>\n

En Ap\u00falia, De Souza y Coletta-Filho observaron huertos secos y conversaron con habitantes locales angustiados por la p\u00e9rdida de los olivos. Mientras no exista un compuesto eficaz para combatir la enfermedad, un anillo de protecci\u00f3n de fumigaci\u00f3n intensiva busca impedir que las cigarritas portadoras de la bacteria avancen hacia el norte, donde se concentra el grueso de la producci\u00f3n de aceite.<\/p>\n

Proyecto
\n<\/strong>An\u00e1lisis estructural y qu\u00edmico de biofilmes de Xylella fastidiosa<\/em> (n\u00ba 2010\/51748-7<\/a>); Modalidad<\/strong> Apoyo a la Investigaci\u00f3n \u2013 Regular; Investigadora responsable<\/strong> M\u00f4nica Alonso Cotta (Unicamp); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 187.406,00 (FAPESP).<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico
\n<\/strong><\/em>JANISSEN, R. et al<\/em>. Spatiotemporal distribution of different extracellular polymeric substances and filamentation mediate Xylella fastidiosa<\/em> adhesion and biofilm formation<\/a>. Scientific Reports<\/strong>. v. 5, n. 9856. 20 abr. 2015.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"C\u00f3mo se agregan las bacterias Xylella fastidiosa<\/em> en un biofilme","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[278],"coauthors":[95],"class_list":["post-205641","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-biologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/205641","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=205641"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/205641\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=205641"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=205641"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=205641"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=205641"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}