Investigando relaciones simbióticas en microeucariotas

En la naturaleza, algunos organismos dependen de otros para sobrevivir. Esta relación se llama simbiosis. Un ejemplo de esto es cuando un organismo huésped necesita un compañero específico, conocido como simbionte, para funcionar correctamente. Este tipo de relación ocurre a menudo y se puede encontrar en muchos seres vivos. En algunos casos, entender estas relaciones puede llevar a nuevas formas de tratar enfermedades en humanos o mejorar la agricultura.

Por ejemplo, ciertas enfermedades causadas por parásitos, como las enfermedades filariales, se pueden tratar atacando al simbionte. Cuando el simbionte se ve afectado, puede llevar a la esterilización del huésped, lo que puede proporcionar nuevas estrategias de tratamiento. Además, muchos insectos que se alimentan de plantas o sangre dependen de simbiontes. Por lo tanto, saber cómo funcionan estas asociaciones es clave para proteger la salud humana y las fuentes de alimento.

Sin embargo, estudiar estas relaciones puede ser complicado. A menudo, los simbiontes o huéspedes no responden bien a los métodos científicos típicos, lo que hace difícil descubrir cómo funcionan estas dependencias.

#Huéspedes Microeucariotas como Organismos Modelo

Los huéspedes microeucariotas pueden ser valiosos al estudiar relaciones simbióticas. Estos huéspedes son generalmente organismos unicelulares y pueden tener varios microbios viviendo dentro de ellos. Estos microbios pueden afectar significativamente la vida de su huésped. Por ejemplo, en un caso famoso que involucra al organismo Paramecium y la alga Chlorella, la alga le da al Paramecium la capacidad de realizar fotosíntesis.

Además, esta relación se mantiene estable debido a un mecanismo único. Si las algas mueren, los restos pueden impactar negativamente al Paramecium al silenciar genes esenciales. Esto muestra que la interacción entre sus genes es significativa para mantener su relación.

Los microeucariotas son más fáciles de cultivar en laboratorios, y los científicos pueden manipular su ARN (un tipo de material genético) para estudiar cómo funcionan los genes. Además, se pueden introducir pequeñas moléculas en sus sistemas fácilmente. Sin embargo, aún queda mucho trabajo por hacer en el desarrollo de estos métodos para organismos que viven en el agua.

#El Estudio de Bodo saltans y Candidatus Bodocaedibacter vickermanii

En esta investigación, el enfoque estuvo en un huésped microeucariota específico llamado Bodo saltans y una bacteria que vive dentro de él llamada Candidatus Bodocaedibacter vickermanii (Cbv). B. saltans es un organismo diminuto que principalmente se alimenta de otras bacterias y se encuentra en ambientes de agua dulce y salada. Parece que Cbv es una parte permanente del ciclo de vida de B. saltans, ya que al eliminarlo con antibióticos también se mata al huésped.

Los científicos piensan que B. saltans y Cbv se necesitan mutuamente para sobrevivir. Por ejemplo, los antibióticos que matan a Cbv también conducen a la muerte de B. saltans. Los investigadores han encontrado que Cbv tiene ciertos sistemas que pueden ayudarlo a mantenerse conectado con B. saltans. Si se elimina la bacteria, el huésped puede perder sus defensas contra sustancias dañinas producidas por otras bacterias.

Para entender mejor esta relación, los investigadores buscaron desarrollar herramientas que les permitieran manipular la expresión de genes tanto en B. saltans como en Cbv. Un método que funcionó bien en organismos relacionados se llama inhibición de antisense, que puede detener el funcionamiento de genes específicos.

#Aplicando la Inhibición de Antisense

La inhibición de antisense se ha utilizado con éxito en otros organismos similares a B. saltans. Por ejemplo, los científicos previamente bloquearon genes específicos en otro organismo llamado Trypanosoma cruzi, utilizando un método que involucraba moléculas sintéticas similares al ARN.

Este método también se ha aplicado a bacterias relacionadas con Cbv. Los investigadores han utilizado ácidos nucleicos peptídicos sintéticos (PNAs) para dirigirse a genes en estas bacterias, confirmando que son esenciales para su supervivencia. Sin embargo, para que el método de antisense funcione de manera efectiva, a menudo requiere métodos de entrega específicos para introducir las moléculas dentro de las células.

A medida que las herramientas para manipular los genes de B. saltans comenzaron a mejorar, los científicos intentaron crear protocolos que les permitieran aplicar las mismas técnicas tanto a B. saltans como a Cbv.

#Métodos de Entrega para Moléculas de Antisense

Para introducir las moléculas de antisense en B. saltans y Cbv, se probaron varios métodos. Un enfoque exitoso involucró el uso de PNAs conjugados con fluoróforos, que se pueden seguir fácilmente bajo un microscopio.

Los investigadores trataron a B. saltans con dos métodos principales: dejando que los organismos se sentaran en una solución que contenía las moléculas de antisense durante 24 horas o usando una descarga eléctrica para ayudar a que las moléculas entraran rápidamente en las células. Después de observar las células, vieron que el método de incubación resultó en niveles mucho más altos de las moléculas fluorescentes dentro de las células en comparación con el método de electroporación.

Cuando revisaron, encontraron que las moléculas de antisense estaban ingresando a las bacterias Cbv dentro de las células. Sin embargo, la cantidad de moléculas dentro de las bacterias no era significativamente mayor que en el citoplasma circundante. Esto sugirió que, aunque las moléculas podían entrar, no se estaban acumulando en grandes cantidades en el simbionte.

Los investigadores también exploraron otros tipos de moléculas de antisense, incluyendo variaciones vinculadas a portadores que podían facilitar la entrada en las células. A pesar de estos esfuerzos, ninguno de ellos funcionó tan bien como el método original de PNA. Por lo tanto, decidieron seguir con el método de incubación para futuros experimentos dirigidos tanto a B. saltans como a Cbv.

#Impacto de las Moléculas de Antisense en la Expresión Génica

Para evaluar si podían silenciar genes específicos en B. saltans y Cbv, los investigadores diseñaron moléculas de antisense que apuntaban a genes que creían que eran cruciales. En B. saltans, se centraron en genes que se pensaba estaban involucrados en la alimentación y la estructura celular, mientras que para Cbv, apuntaron a genes relacionados con la producción de toxinas y la división celular.

A pesar de su enfoque exhaustivo, los resultados mostraron que no hubo una reducción significativa de la expresión génica. Las observaciones de los experimentos, incluyendo análisis de Western blot y PCR cuantitativa, indicaron que las moléculas de antisense no silenciaron de manera efectiva los genes objetivo.

Para su sorpresa, en lugar de disminuir en número, B. saltans proliferó rápidamente cuando se expuso a las moléculas de antisense. Este impulso de crecimiento fue consistente independientemente de si las moléculas estaban dirigidas o eran secuencias aleatorias.

#Explicando el Crecimiento Inesperado

Los investigadores propusieron un par de posibles explicaciones para este crecimiento inesperado en B. saltans. Una idea es que B. saltans puede estar utilizando las moléculas de antisense como fuente de nutrientes, lo que permite un mejor crecimiento. Dado que B. saltans se alimenta de bacterias diminutas, es plausible que estas moléculas estén proporcionando nutrientes esenciales.

Otra idea era que las bacterias de las que se alimenta B. saltans podrían estar produciendo sustancias que interactúan con las moléculas de antisense, influyendo indirectamente en el crecimiento de B. saltans. Sin embargo, el método de inhibición de antisense no dio los resultados deseados en este caso.

#Conclusión y Direcciones Futuras

En esencia, aunque el estudio tenía como objetivo utilizar la inhibición de antisense para entender la relación entre B. saltans y su simbionte Cbv, el método resultó ser ineficaz. Los investigadores demostraron con éxito técnicas para entregar las moléculas de antisense y recopilaron información valiosa sobre la biología de B. saltans.

A pesar de no haber logrado los resultados anticipados, el trabajo proporciona conocimientos fundamentales para investigaciones futuras. Actualmente se están realizando esfuerzos para establecer métodos alternativos como técnicas de edición genética, que podrían abrir nuevas avenidas para entender la compleja relación entre B. saltans y Cbv en mayor profundidad.

El camino hacia descifrar el funcionamiento genético de esta asociación simbiótica continúa, prometiendo futuros avances en la comprensión de la simbiosis.