Il Vibrio fischeri è un batterio che emette luce nell'organo bioluminescente di un calamaro. In cambio, il calamaro bioluminescente ti offre protezione e nutrienti. Questo è un buon esempio di simbiosi che possiamo trovare nel regno animale.
I microbi benefici svolgono un ruolo fondamentale nella salute degli organismi che infettano, compreso l'uomo.
I microrganismi sono in grado di colonizzare qualsiasi habitat, dalle acque marine più profonde al tratto gastrointestinale dei mammiferi.
In molte delle interazioni che avvengono tra un organismo e un batterio si instaura una simbiosi in cui entrambe le specie ottengono benefici. Come nel caso del microbiota o del microbioma.
Quindi, la simbiosi è un fenomeno molto diffuso nel mondo animale. Successivamente, vi raccontiamo il curioso caso della relazione mutualistica che esiste tra i batteri Vibrio fischeri e il calamaro bioluminescente hawaiano (Euprymna scolopi).
Vibrio fischeri
V. fischeri è un batterio marino, appartenente alla famiglia Vibrionacee, Quello può essere trovato libero o associato a un host. Esistono diversi ceppi bioluminescenti che stabiliscono relazioni mutualistiche con i calamari e alcuni pesci marini.
frequentemente, V. fischeri viene utilizzato come organismo modello per studiare il ruolo del metabolismo dei batteri simbionti.
Rilevamento del quorum (QS)
Come già sai, i batteri sono esseri unicellulari. Anni fa si pensava che eseguissero solo processi semplici e individualizzati. Ma nonostante, sono in grado di interagire collettivamente, come se fossero un organismo pluricellulare. In questo modo coordinano processi come la bioluminescenza, la formazione di biofilm, sviluppo e differenziazione cellulare o virulenza.
Rilevamento del quorum, o meccanismo di tipo quorum, è un esempio di comunicazione che avviene tra batteri.
Si basa sulla rilevazione di un segnale ambientale o di una sostanza e sulla risposta a tale modifica, per ottenere un completo adattamento e sopravvivenza, attraverso cambiamenti nell'espressione genica.
Quindi questa procedura permette di sincronizzare il comportamento della popolazione batterica, ma per questo ci deve essere un alto numero di batteri.
Pertanto, la produzione di luce in V. fischeri È controllato dal meccanismo QS e per essere svolto, come abbiamo già detto, deve esserci un'alta densità di popolazione batterica.
Simbiosi tra V. fischeri sì E. scolope
Come già sappiamo, i batteri hanno la capacità di adattarsi a un'ampia varietà di ambienti, grazie al fatto che percepiscono il loro ambiente e vi rispondono.
Per fare ciò, riconoscono i segnali extracellulari e attivano percorsi intracellulari, che portano all'attivazione di meccanismi per la regolazione dell'espressione genica.
Inizio della simbiosi
La fase di colonizzazione è un passaggio fondamentale per stabilire la simbiosi.
Quando le uova si schiudono, i piccoli E. scolope non presentano questi batteri all'interno, ma li ottengono dall'ambiente marino entro poche ore. Da quel momento in poi, mantengono la simbiosi per tutta la vita.
L'organo di luce (organo di luce) non è esposto a diretto contatto con l'acqua di mare, così E. scolope scarica l'acqua e tutte le cellule batteriche a questo organo.
Inoltre, ha una fisiologia che consente l'ingresso e la colonizzazione permanente da parte di V. fischeri. Allo stesso tempo, esclude tutte le altre specie presenti in mare.
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Durante il transito dall'acqua di mare all'organo luminescente, Questi batteri devono passare attraverso diversi microambienti all'interno dell'ospite. D'altra parte, devono superare diversi segnali chimici, il che garantisce la colonizzazione specifica da parte di questi batteri.
I batteri V. fischeri passano attraverso i condotti dell'organo della luce e migrano verso le cripte, dove si stabilisce la colonizzazione.
In queste cripte devono raggiungere un'elevata densità cellulare e produrre luce. Le ciglia, che sono presenti nelle appendici dei tessuti dell'organo leggero, aiutano a dirigere i batteri verso la loro superficie.
Quali sono i vantaggi dei calamari bioluminescenti e V. fischeri?
V. fischeri Sono i batteri marini che colonizzano l'organo bioluminescente di questi cefalopodi. Una volta lì stabiliscono una relazione simbiotica:
- durante la notte i batteri sono protetti in una nicchia, dove ottengono anche i nutrienti di cui hanno bisogno;
- Nel frattempo, il calamaro utilizza la luce generata dalla popolazione di V. fischeri passare inosservato dei predatori, perché in quel momento simula la luce della luna, ed è allora che ne approfitta per nutrirsi.
Ogni giorno all'alba, il calamaro espelle nell'ambiente il 95% della popolazione batterica simbionte. Il resto, che è rimasto nell'organo della luce, coglie l'occasione per moltiplicarsi.
Nel frattempo, l'animale rimane sepolto nella sabbia per il resto della giornata. Di notte, il calamaro bioluminescente emerge e la popolazione batterica è già cresciuta abbastanza da produrre luce.
I batteri per capire la vita
Lo studio di questa interazione simbiotica è stato utilizzato come modello per comprendere l'interazione ospite-microorganismo negli ultimi decenni. Inoltre, aiuta a capire come funziona la simbiosi dalle prime fasi della colonizzazione, fino al resto della vita dell'animale.
Infine, è interessante evidenziare come i batteri, che compongono questo mondo microscopico, abbiano una funzione fondamentale nel regno animale. È vero che sono causa di numerose infezioni e malattie, tuttavia, Non smette mai di stupirci fino a che punto sono necessari per la vita.
Copertina: Calamaro bioluminescente di Tojama (Giappone) | Pinterest.