Microbial interactions and community assembly at microscale Este artículo trata de cómo visualizar las interacciones microbianas, y el arreglo jerárquico que toman los ecosistemas, esencial para apreciar propiedades macroscópicas. Es decir es necesario conocer la dependencia del arreglo microscópico de las interacciones entre e intra poblaciones, y los efectos que tienen sobre procesos de resistencia a perturbaciones, eficiencia en la utilización de recursos, tasas y rendimiento de producción de biomasas. El mantra clásico de la ecología microbiana menciona – Quien está? Y qué está haciendo?, y las funciones pueden reducirse a las funciones de los bloques de construcción (genotipos y genes), sin conocer cómo interactúan dichos bloques. En ambientes naturales existen agregados celulares de distintos orígenes taxonómicos con distancias cortas entre ellas capaces de interactuar muy de cerca e influenciar la estructura, dinámica y estabilidad de la comunidad, pueden ser de vida corta y son dependientes de la interacción entre el comportamiento e interacción célula-célula. Ahora bien, ¿cuál es el impacto de estas interacciones?, puede haber complementariedad metabólica como resultado de la proximidad entre poblaciones que mejora la productividad, ¿por qué mejor acompañado que sólo?, existen poblaciones que consumen desperdicios metabólicos de otros. Y mencionan que dicho sinergismo emerge por la complementación de un repertorio genético erosionado, o bien una idea más que respalda la hipótesis de la reina negra, y la teoría de mercado microbiológico. Esta complementariedad metabólica juega un papel crucial en las comunidades microbianas, lo que sugiere que las interacciones entre microorganismos son comunes y es probable que surjan de emparejamiento de rutas metabólicas incompletas o complementarias. Además de la dependencia metabólica, las interacciones ecológicas y ensamblado espacial puede también afectar la estabilidad de la comunidad, por ejemplo, cuando hay un fuerte antagonismo mutuo o competencia de interferencia, hace que la co-existencia entre especie sea bastante inestable. Sin embargo, se denota un patrón espacial y co-existencia a gran escala. La hipótesis del seguro espacial establece que grupos ecológicos con especies más redundantes puede funcionar bajo un mayor número de condiciones ambientales, las interacciones positivas aumentan la probabilidad de que las especies que interactúan se mezclen o fluctúen de manera correlacionada, mientras que las interacciones negativas aumentan la probabilidad de que las especies se segreguen espacialmente o fluctúen de manera anti-correlacionada, aunque son métodos de inferencia persiste el problema de la replicación y los factores fisio-químicos abióticos. Hasta el momento existen un par de técnicas con las que podemos visualizar la estructura comunitaria como la prueba de hibridación con fluorescencia in situ (FISH) y técnicas basadas en espectrometría de masas (NanoSIMS), para identificar papeles metabólicos, algunas de las limitaciones son las variaciones en la composición de los parches y las contingencias históricas explicitas, una posible solución fue la creación de los suelo-intestino-coral sobre un chip, son sistemas más estables con cierta fluidez, para el estudio de la estructura a micro-escala y la dinámica de las comunidades microbianas, además de ser visualizado a los largo del tiempo. Por último, muestran un nuevo sistema para evaluar ¿quién tiende a co-ocurrir con quién?, se trata de particular sintéticas ricas en nutrientes espacialmente aisladas que son sumergidas en distintos entornos, aguas costeras, sedimento y muestras de suelo, tales partículas funcionaran como andamios a los que se anclaran los organismos y podrán observar ¿qué interacciones son más probables?
Microbial interactions and community assembly at microscales
Cada vez son más estudiadas las comunidades microbianas y su estudio es afinado más y más para estudiar y entender los genes que se expresan y actuan en determinadas rutas metabólicas en ciertos individuos de determinadas poblaciones y poder así entender las meta-comunidades. Es conocido que en las comunidades, los organismos pueden estar tan cercanos físicamente unos de otros que los metabolitos producidos por estos individuos pueden interactuar con los demás individuos y ejercer una actividad biológica del control de las poblaciones o encender la expresión de determinados genes, por ejemplo. En este trabajo los autores hacen un esfuerzo por tratar de entender la relación entre las interacciones a microescala y el ensamblaje de la comunidad y entender el potencial de la complementación funcional y mejorar las ideas que explican las redes de interacción microbianas con el uso de técnicas modernas y el aprovechamiento de los resultados de las ciencias ómicas.
En ecología microbiana el estudio de las interacciones entre bacterias ha sido hecho primordialmente por medio de inferencias de los organismos ambientales detectados por secuenciación de algún marcador y en turno basándose en organismos cultivables de la misma especie o incluso del mismo género. Esta aproximación, aunque puede resultar útil en algunos casos, en general parte con pocos fundamentos y no ha permitido entender de forma correcta las dinámicas ecológicas de las bacterias. En este trabajo en particular, los autores se enfocan en el aspecto de la escala a la que se efectúan las inferencias de las interacciones ya que generalmente el muestreo se realiza a escalas que superan por mucho la posibilidad de que físicamente dos organismos puedan estar intercambiando metabolitos. Por tanto inferir interacciones a partir de estas muestras sin tomar en cuenta información de la estructura espacial de la comunidad incluye una gran cantidad de ruido y más si no se toma en cuenta la verdadera capacidad metabólica de los organismos detectados. Los autores explican varios métodos que van desde la inferencia de redes hasta el uso de tecnología muy específica para el estudio de las interacciones pero concluyen que varias de estas tienen desventajas difíciles de sobrepasar. Además, proponen un método realizado por ellos para estudiar el ensamblado de las comunidades y las interacciones que dan lugar a este ensamblado. Este método podría ser útil aunque falta por ver su adaptabilidad a distintos tipos de comunidades acuáticas y terrestres y con distintos grados de diversidad. En conclusión, esta revisión pone sobre la mesa un aspecto relevante en el estudio de la ecología microbiana que ha sido omitido frecuentemente en favor de la simplicidad aunque sin tomar en cuenta la validez de estas investigaciones. Por esto, es importante tomar en cuenta la estructura espacial de estas comunidades y las capacidades metabólicas de los organismos antes de hacer inferencias de las interacciones bióticas. Para esto, el uso de transcriptómica, microbiología y el mejoramiento de soluciones de bioinformática resultan indispensables.
Microbial interactions and community assembly at microscale
ResponderBorrarEste artículo trata de cómo visualizar las interacciones microbianas, y el arreglo jerárquico que toman los ecosistemas, esencial para apreciar propiedades macroscópicas. Es decir es necesario conocer la dependencia del arreglo microscópico de las interacciones entre e intra poblaciones, y los efectos que tienen sobre procesos de resistencia a perturbaciones, eficiencia en la utilización de recursos, tasas y rendimiento de producción de biomasas. El mantra clásico de la ecología microbiana menciona – Quien está? Y qué está haciendo?, y las funciones pueden reducirse a las funciones de los bloques de construcción (genotipos y genes), sin conocer cómo interactúan dichos bloques. En ambientes naturales existen agregados celulares de distintos orígenes taxonómicos con distancias cortas entre ellas capaces de interactuar muy de cerca e influenciar la estructura, dinámica y estabilidad de la comunidad, pueden ser de vida corta y son dependientes de la interacción entre el comportamiento e interacción célula-célula. Ahora bien, ¿cuál es el impacto de estas interacciones?, puede haber complementariedad metabólica como resultado de la proximidad entre poblaciones que mejora la productividad, ¿por qué mejor acompañado que sólo?, existen poblaciones que consumen desperdicios metabólicos de otros. Y mencionan que dicho sinergismo emerge por la complementación de un repertorio genético erosionado, o bien una idea más que respalda la hipótesis de la reina negra, y la teoría de mercado microbiológico. Esta complementariedad metabólica juega un papel crucial en las comunidades microbianas, lo que sugiere que las interacciones entre microorganismos son comunes y es probable que surjan de emparejamiento de rutas metabólicas incompletas o complementarias. Además de la dependencia metabólica, las interacciones ecológicas y ensamblado espacial puede también afectar la estabilidad de la comunidad, por ejemplo, cuando hay un fuerte antagonismo mutuo o competencia de interferencia, hace que la co-existencia entre especie sea bastante inestable. Sin embargo, se denota un patrón espacial y co-existencia a gran escala. La hipótesis del seguro espacial establece que grupos ecológicos con especies más redundantes puede funcionar bajo un mayor número de condiciones ambientales, las interacciones positivas aumentan la probabilidad de que las especies que interactúan se mezclen o fluctúen de manera correlacionada, mientras que las interacciones negativas aumentan la probabilidad de que las especies se segreguen espacialmente o fluctúen de manera anti-correlacionada, aunque son métodos de inferencia persiste el problema de la replicación y los factores fisio-químicos abióticos. Hasta el momento existen un par de técnicas con las que podemos visualizar la estructura comunitaria como la prueba de hibridación con fluorescencia in situ (FISH) y técnicas basadas en espectrometría de masas (NanoSIMS), para identificar papeles metabólicos, algunas de las limitaciones son las variaciones en la composición de los parches y las contingencias históricas explicitas, una posible solución fue la creación de los suelo-intestino-coral sobre un chip, son sistemas más estables con cierta fluidez, para el estudio de la estructura a micro-escala y la dinámica de las comunidades microbianas, además de ser visualizado a los largo del tiempo. Por último, muestran un nuevo sistema para evaluar ¿quién tiende a co-ocurrir con quién?, se trata de particular sintéticas ricas en nutrientes espacialmente aisladas que son sumergidas en distintos entornos, aguas costeras, sedimento y muestras de suelo, tales partículas funcionaran como andamios a los que se anclaran los organismos y podrán observar ¿qué interacciones son más probables?
Enrique Martínez Carranza
ResponderBorrarMicrobial interactions and community assembly at microscales
Cada vez son más estudiadas las comunidades microbianas y su estudio es afinado más y más para estudiar y entender los genes que se expresan y actuan en determinadas rutas metabólicas en ciertos individuos de determinadas poblaciones y poder así entender las meta-comunidades.
Es conocido que en las comunidades, los organismos pueden estar tan cercanos físicamente unos de otros que los metabolitos producidos por estos individuos pueden interactuar con los demás individuos y ejercer una actividad biológica del control de las poblaciones o encender la expresión de determinados genes, por ejemplo.
En este trabajo los autores hacen un esfuerzo por tratar de entender la relación entre las interacciones a microescala y el ensamblaje de la comunidad y entender el potencial de la complementación funcional y mejorar las ideas que explican las redes de interacción microbianas con el uso de técnicas modernas y el aprovechamiento de los resultados de las ciencias ómicas.
En ecología microbiana el estudio de las interacciones entre bacterias ha sido hecho primordialmente por medio de inferencias de los organismos ambientales detectados por secuenciación de algún marcador y en turno basándose en organismos cultivables de la misma especie o incluso del mismo género. Esta aproximación, aunque puede resultar útil en algunos casos, en general parte con pocos fundamentos y no ha permitido entender de forma correcta las dinámicas ecológicas de las bacterias. En este trabajo en particular, los autores se enfocan en el aspecto de la escala a la que se efectúan las inferencias de las interacciones ya que generalmente el muestreo se realiza a escalas que superan por mucho la posibilidad de que físicamente dos organismos puedan estar intercambiando metabolitos. Por tanto inferir interacciones a partir de estas muestras sin tomar en cuenta información de la estructura espacial de la comunidad incluye una gran cantidad de ruido y más si no se toma en cuenta la verdadera capacidad metabólica de los organismos detectados. Los autores explican varios métodos que van desde la inferencia de redes hasta el uso de tecnología muy específica para el estudio de las interacciones pero concluyen que varias de estas tienen desventajas difíciles de sobrepasar. Además, proponen un método realizado por ellos para estudiar el ensamblado de las comunidades y las interacciones que dan lugar a este ensamblado. Este método podría ser útil aunque falta por ver su adaptabilidad a distintos tipos de comunidades acuáticas y terrestres y con distintos grados de diversidad. En conclusión, esta revisión pone sobre la mesa un aspecto relevante en el estudio de la ecología microbiana que ha sido omitido frecuentemente en favor de la simplicidad aunque sin tomar en cuenta la validez de estas investigaciones. Por esto, es importante tomar en cuenta la estructura espacial de estas comunidades y las capacidades metabólicas de los organismos antes de hacer inferencias de las interacciones bióticas. Para esto, el uso de transcriptómica, microbiología y el mejoramiento de soluciones de bioinformática resultan indispensables.
ResponderBorrar