Un reloj de segmentación modela la diferenciación celular en una biofilm bacteriana

Área de la Ciencia:

• Microbiología
• Biología del desarrollo
• Biología de sistemas

Sus antecedentes:

• Los organismos multicelulares muestran segmentación del desarrollo, un proceso en gran medida ausente en las comunidades unicelulares.
• Las biopelículas de Bacillus subtilis son comunidades microbianas complejas cruciales en varios entornos.

Objetivo del estudio:

• Investigar la organización espacial de la expresión génica en el desarrollo de biofilms de Bacillus subtilis.
• Determinar si los organismos unicelulares poseen mecanismos de patrones sofisticados similares al desarrollo multicelular.

Principales métodos:

• Se utilizó el análisis de la expresión génica para observar patrones en las biopelículas de Bacillus subtilis.
• Modelado matemático empleado para dilucidar el mecanismo de patrón subyacente.
• Se realizan pruebas genéticas y validación experimental de las condiciones previstas.

Principales resultados:

• Patrones observados en forma de anillo en la expresión génica relacionados con la respuesta al estrés por nitrógeno.
• Identificó un mecanismo de reloj y frente de onda, análogo a la somitogénesis de los vertebrados, que impulsa el patrón.
• Se demostró que las oscilaciones celulares autónomas y las condiciones de los nutrientes influyen en la formación de anillos, incluidos múltiples anillos concéntricos.
• También se confirmó el mecanismo espacial de la esporulación dentro de la biopelícula.

Conclusiones:

• Las biopelículas de Bacillus subtilis poseen un reloj de segmentación, que organiza la diferenciación celular en el espacio y el tiempo.
• Este hallazgo desafía el paradigma de que los mecanismos de patrones complejos son exclusivos del desarrollo de plantas y animales.
• El estudio revela una nueva capa de complejidad en el desarrollo de la comunidad microbiana.