viernes, 21 de febrero de 2014

El curioso caso del primo del cólera y la sepia hawaiana

El otro día, al llegar a casa después de clase, estaban dando en la 2 un documental sobre este caso, lo suficiente para proponerme hacer un post sobre ello.

Se trata de un caso de simbiosis entre la sepia Euprymna y el Vibrio fischeri, que es una bacteria de la familia de las vibrionaceas, donde también se encuentra la bacteria del cólera. De hecho, el estudio de esta simbiosis ha permitido averiguar aspectos importantes sobre el cólera.

A todo esto, yo soy la sepia en cuestión, choca ese  tentáculo.

Pero antes voy a contar algo sobre simbiosis. La simbiosis es un caso de mutualismo, son muy importantes pues permiten a ciertas especies vivir en un ambiente con mayor éxito de lo que lo harían sin la otra especie, de hecho algunas podrían no existir en ese ambiente de no contar con la ayuda de la otra.

Con ello podemos definir 2 tipos de mutualismo: Obligado, cuando las especies se necesitan entre sí para sobrevivir en el ambiente y facultativo, cuando las especies pueden sobrevivir por separado, pero establecer mutualismo entre sí les permite alcanzar una mayor población.

Otra clasificación de mutualismo es en cuanto al rango de especies con las que una adaptación les permite establecer simbiosis, tendríamos un mutualismo más ajustado cuando son pocas especies, como por ejemplo flores con un cáliz estrecho que solo permite polinizar a los colibríes por la forma de su pico, que es el único que cabe para tomar el néctar. El mutualismo va siendo más difuso a medida que más especies pueden entrar en el mutualismo.

Colibrí alimentándose de una flor.


En el caso del vibrio y la sepia estaríamos hablando de mutualismo facultativo y ajustado. Se cree que se ha llegado a la simbiosis por un proceso de parasitismo atenuado. La bacteria en principio habría sido parásita y haría daño a la sepia, pero a un parásito no le interesa hacer daño a su hospedador, de modo que por selección podría haber pasado a ser comensal, relación en la que ya no hace daño. Finalmente alguna mutación puede otorgar al parásito una función que favorezca al hospedador y ya tendríamos una simbiosis.


Este sería el modelo matemático tras el esfuerzo de hacerlo con paint.

Explicado todo lo sencillamente que he podido, K1 y K2 son las capacidades de carga del ambiente para cada especie sola, eso quiere decir que es la densidad máxima de población que puede haber para cada especie en el ambiente, sin mutualismo, insisto, como se puede ver, están en puntos en que la densidad de la otra especie es 0.

No va a hablar de la sepia y la bacteria, sino de... ¡matemáticas!.

Las funciones curvas unen puntos en los que la población de la especie ni aumenta ni disminuye, es decir, tiene crecimiento 0 y se cortan en el punto verde, en el cual ambas tienen crecimiento 0, es decir, están en equilibrio.

Por lo tanto, según la gráfica, concluimos que la presencia de una especie favorece una mayor población de la otra hasta el punto verde, en el que se alcanza el equilibrio y las densidades han aumentado hasta KM1 y 2.

Con las flechas indico hacia donde tiende la población de cada especie. En el caso de la especie 1 (En negro) por encima de la línea curva, la población tiende a reducirse y por debajo de ella a aumentar, ya que tiende a la curva (No perdamos de vista que la curva es crecimiento 0). Con la especie 2 (En rojo) ocurre lo mismo, a la derecha de la curva, la población tiende a la izquierda y a la izquierda tiende a la derecha, siempre hacia la curva.

Así se demuestra matemáticamente, además de incluir unas ecuaciones, pero eso ya es entrar mucho a ello y a lo que veníamos era a hablar sobre la bacteria y la sepia.

¿Ya acabaste con tus choradas matemáticas?

La simbiosis consiste en lo siguiente: Para la bacteria lo de casi siembre, la sepia le aporta un ambiente favorable en su interior que le permite desarrollarse sin sobresaltos (depredadores, competencia...), le aporta los nutrientes necesarios y el oxígeno para respirar y le permite multiplicarse y salir a buscar nuevos individuos que colonizar (En el buen sentido, insisto).

Para que os hagáis una idea del tamaño, es bastante pequeña.

A cambio, la bacteria le aporta una ayuda importantísima como vamos a ver. Esta sepia es un animal nocturno, que se pasa los días enterrada en la arena y por las noches sale a cazar, pero sería un blanco fácil para depredadores ya que en Hawaii la noche suele ser despejada y la luna ilumina el agua tranquila. De modo que la sepia proyectaría una sombra que evidenciaría su posición.

En ese punto es donde entra en acción la ayuda de la bacteria, que posee la capacidad de generar bioluminiscencia.

Placa petri con Vibrio fischeri bioluminiscente.

La sepia es capaz de contener la bacteria y proporcionarle las condiciones adecuadas para que produzca luz, que además modula para otorgarle las propiedades de la luz de la luna. Así consigue no proyectar sombra y ser más difícil de cazar por los depredadores.

- ¿Cómo hace esto?

Comencemos por el principio, la sepia nace sin bacterias y con el órgano (Órgano de la luz) donde las contiene con una estructura diferente a la de adulto. El órgano se encuentra en la región ventral, para proyectar luz hacia abajo y así borrar su sombra. Consta de 2 lóbulos iguales cada uno de ellos tiene un conducto que conecta el exterior con una cavidad donde se establecerían las bacterias.

Un dibujillo del órgano luminoso, para hacer una idea.

Como iba diciendo, en un principio el órgano presenta una estructura que permita la colonización de la bacteria. La proporción de vibrio fischeri en el mar es bastante baja, por lo que debe tener mecanismos que ayuden al vibrio y solo a él a colonizar el órgano.

Desde el momento en que nace, el órgano pasa por distintas fases, al principio permite la entrada de cualquier bacteria, pero al rato tapona el conducto con sustancias mucosas y secreta toxinas para eliminar todas las bacterias que hayan entrado.

Problem, bacterias con prisas?

A partir de este punto ya solo puede entrar Vibrio fischeri, ya que posee  un enzima que rompe las secreciones mucosas y así atravesarlas y un potente flagelo con el que puede moverse por ellas.

La bacteria ya está en el interior, donde sufre cambios metabólicos como eliminar el flagelo ya que no lo necesita y se une a las células de la sepia. Ya solo queda generar la bioluminiscencia, para lo cual se necesitan grandes cantidades de oxígeno.

- ¿Cómo se genera esa luz?

Un enzima llamado luciferasa oxida un compuesto (depende del organismo qué compuesto), el cual al hacerlo pasa a un estado de activación que al perder libera energía en forma de luz.

Por último comentar que la sepia "apaga" el órgano durante el día, esto lo hace expulsando una gran parte de la población de bacterias de su interior y al no haber suficientes no pueden producir luz. Con ello consigue 2 cosas: Sacar vibrios al exterior para que puedan entrar en sepias neonatas y evitar una invasión porque hayan proliferado bacterias de más.

Hasta otro día!!


1 comentario:

  1. Muy interesante este ejemplo de simbiosis.
    Y muy simpática la sepia, el mundo animal es fascinante.

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