MADRID, 19 Feb. (EUROPA PRESS) -
Investigadores del Instituto AMOLF, en Amsterdam (Países Bajos) y la Universidad de Harvard (Estados Unidos) han demostrado cómo la capacidad de los organismos para moverse juega un papel en la estabilización de los ecosistemas, según publican en la revista 'Nature'.
En el artículo describen cómo la competencia entre 'motores' y 'productores' conduce a un equilibrio en el que ambos tipos de bacterias pueden seguir existiendo uno al lado del otro.
Todos estamos muy familiarizados con las amenazas a los ecosistemas de nuestro planeta: calentamiento global, incendios forestales, deposición de nitrógeno, disminución de la biodiversidad e incluso extinciones masivas. Pero, ¿qué hace que los ecosistemas sean estables o frágiles? ¿Qué impide que una especie supere a todas las demás y, por lo tanto, las lleve a la extinción?
Estas preguntas han cautivado a los biólogos desde Darwin. Hemos aprendido que las redes alimentarias y la cooperación entre especies son piezas clave de este rompecabezas, porque ayudan a explicar cómo las especies dependen unas de otras para sobrevivir.
Ahora, un grupo de biofísicos de los Países Bajos y los Estados Unidos ha avanzado un hallazgo sorprendente: el movimiento activo de los organismos también puede impulsar la diversidad y la estabilidad del ecosistema, a través de un mecanismo notablemente simple que no requiere redes de alimentos o cooperación.
"El movimiento es fundamental para todos los organismos, incluso las plantas se mueven por dispersión de semillas", explica Sander Tans, del Instituto AMOLF en Amsterdam.
"Se sabe que las bacterias se mueven activamente. Nuestros experimentos muestran cómo este movimiento puede mantener diferentes especies bacterianas, típicamente llamadas cepas, juntas en una población más grande --añade--. Existe una rica literatura sobre los posibles papeles del movimiento en dicha coexistencia de especies, pero faltan experimentos directos que puedan excluir otras explicaciones".
Para encontrar especies bacterianas que pudieran formar un ecosistema estable mínimo en el laboratorio, el estudiante de doctorado Sebastian Gude tomó dos especies (también llamadas cepas) del intestino del mismo animal. Si ambos sobrevivieran allí, quizás también lo harían en sus experimentos.
Para seguir su competencia, coloreó uno azul y el otro rojo. Sin embargo, todos sus primeros intentos fracasaron al principio. Una de las dos cepas siempre pierde la competencia cuando se cultivan juntas, y estas bacterias siempre producen menos descendencia que la otra. Por lo tanto, esta cepa azul 'perdedora' pasaría a ser superada en número por la cepa roja 'ganadora', y finalmente se extinguió.
Sin embargo, la suerte de Gude cambió drásticamente cuando cambió el diseño del experimento. Tomó el líquido azucarado en el que normalmente crecían las bacterias y lo convirtió en un gel, que recuerda a un desierto de gelatina.
Cuando las bacterias azules 'perdedoras' fueron superadas en número por los rojos al crecer en este gel, comenzaron a producir más descendientes que los rojos, y por lo tanto estaban ganando. Pero a su vez, los rojos también se volvieron más competitivos cuando eran pocos.
De esta manera, ambas cepas escaparon a la extinción y, por lo tanto, coexistieron juntas. Estos resultados subrayan la paradoja fundamental del debate de la convivencia: ¿qué causa que los perdedores que están cerca de la extinción comiencen a ganar repentinamente?
Para resolver este enigma, Gude siguió a la competencia haciendo películas. "Los resultados fueron bastante sorprendentes --reconoce Tom Shimizu--. Vimos a las poblaciones migrar hacia el gel como una ola, donde se multiplicaron usando los azúcares que encontraron".
"Inicialmente, el rojo dominó la expansión y apenas se vio el azul --continúa--. Pero luego el avance rojo se detuvo de repente, justo cuando surgió el azul y se vio para alcanzar el frente de los rojos, donde formaron solo una capa delgada. Después de eso, la ola era solo azul".
En este contexto, "las bacterias azules podían así proliferar solas en las regiones más profundas del gel, liberadas de la competencia de las rojas que no podían llegar tan lejos. Esto también explicaba la coexistencia: cuando los azules eran raros, podían acumular su población en las regiones más profundas del gel".
Pero, ¿cómo se organizaron las bacterias azules y confinaron eficientemente a las rojas? ¿Se señalaban entre sí o secretaban toxinas, como se sabe para algunas bacterias? Al tratar de abordar estas preguntas, el equipo descubrió un mecanismo bastante diferente.
Las bacterias azules fueron de hecho peores en la proliferación, ya que perdieron en una competencia directa. Pero compensaron migrando más rápido. Al llegar primero a las regiones más lejanas, podrían consumir los azúcares locales. Por lo tanto, no le dieron al rojo ninguna posibilidad allí, y por lo tanto podrían bloquear su avance, un poco como en una estrategia de tierra quemada.
"Algunas bacterias aparentemente son buenas para proliferar y otras para migrar. Pero no pueden sobresalir en ambas cosas --precisa--. Esto tiene sentido porque ambas actividades cuestan mucha energía. A menudo se observa tal especialización, aunque los efectos sobre la coexistencia son a menudo difíciles de probar".
"Aquí podríamos manipular la capacidad de migrar y proliferar mediante ingeniería genética, y demostrar que solo es suficiente para la coexistencia. Por lo tanto, no se requieren otros mecanismos como el intercambio de toxinas o dependencias como en las redes alimenticias", concluye.