El calamar bioluminiscente, un ejemplo de simbiosis

11 abril, 2020
Este artículo fue redactado y avalado por la bióloga María Muñoz Navarro
Existen múltiples casos de interacciones beneficiosas entre un microorganismo y su huésped. En este artículo te comentamos el caso de la simbiosis mutualista que establece una bacteria marina con un calamar hawaiano.

La Vibrio fischeri es una bacteria que emite luz en el órgano bioluminiscente de un calamar. A cambio, el calamar bioluminiscente le ofrece protección y nutrientes. Este es un buen ejemplo de siombiosis que podemos encontrar en el reino animal.

Los microbios beneficiosos tienen un papel fundamental en la salud de los organismos a los que infectan, incluidos los humanos.

Los microorganismos son capaces de colonizar cualquier hábitat, desde las aguas marinas más profundas hasta el tracto gastrointestinal de los mamíferos.

En muchas de las interacciones que se dan entre un organismo y una bacteria se establece un simbiosis en la que ambas especies obtienen beneficios. Como es el caso de la microbiota o microbioma.

Entonces, la simbiosis es un fenómeno muy expandido en el mundo animal. A continuación, te contamos el curioso caso de la relación mutualista que existe entre la bacteria Vibrio fischeri y el calamar bioluminiscente hawaiano (Euprymna scolopes).

Vibrio fischeri

V. fischeri es una bacteria marina, perteneciente a la familia Vibrionaceae, que se puede encontrar libre o asociada a un huésped. Existen distintas cepas bioluminiscentes que establecen relaciones mutualistas con calamares y algunos peces marinos.

Con frecuencia, V. fischeri es usado como organismo modelo para estudiar el papel del metabolismo de las bacterias simbióticas.

Quorum sensing (QS)

Como ya sabrás, las bacterias son seres unicelulares. Hace años se pensaba que solo realizaban procesos simples e individualizados. Sin embargo, son capaces de interaccionar colectivamente, como si fueran un organismo multicelular. De esta manera, coordinan procesos como la bioluminiscencia, formación de biofilms, desarrollo y diferenciación celular o la virulencia.

Biofilm de bacterias resistentes a los antibióticos.

Quorum sensing, o mecanismo tipo quórum, es un ejemplo de comunicación que se da entre las bacterias.

Se basa en la detección de una señal o sustancia medioambiental y en la respuesta a dicha modificación, para conseguir una completa adaptación y supervivencia, mediante cambios en la expresión genética.

Así que este procedimiento permite sincronizar el comportamiento de la población bacteriana, pero para ello debe existir un alto número de bacterias.

Por tanto, la producción de luz en V. fischeri está controlada por el mecanismo QS y para que se lleve a cabo, como ya hemos mencionado, es necesario que haya una alta densidad de población bacteriana.

Simbiosis entre V. fischeri y E. scolopes

Como ya sabemos, las bacterias tienen la capacidad de adaptarse a una gran variedad de ambientes, gracias a que perciben su entorno y responden a él.

Para ello, reconocen señales extracelulares y activan vías intracelulares, lo que conlleva a activar mecanismos de regulación de la expresión genética.

Inicio de la simbiosis

La etapa de la colonización es un paso crítico para establecer la simbiosis.

Cuando eclosionan los huevos, las crías de E. scolopes no presentan estas bacterias en su interior, sino que las obtienen del entorno marino a las pocas horas. A partir de ese momento, mantienen la simbiosis toda la vida.

El órgano de la luz (órgano ligero) no está expuesto en contacto directo con el agua del mar, así que E. scolopes ventila el agua y cualquier célula bacteriana hasta este órgano.

Además, tiene una fisiología que permite la entrada y la colonización permanente por V. fischeri. Al mismo tiempo, excluye todas las demás especies que se encuentran en el mar.

V. fischeri en la bahía japonesa de Toyama.
Fuente: Pinterest

Durante el tránsito que hay desde el agua marina hasta el órgano emisor de luz, estas bacterias deben atravesar distintos microambientes dentro del huésped. Por otro lado, deben superar distintas señales químicas, lo cual asegura la específica colonización por estas bacterias.

Las bacterias V. fischeri atraviesan unos conductos del órgano de la luz y migran hacia las criptas, donde se establece la colonización.

En estas criptas, deben alcanzar una alta densidad celular y producir luz. Los cilios, que están presentes en los apéndices de los tejidos del órgano ligero, ayudan a dirigir a la bacterias hasta su superficie.

¿Qué beneficios obtienen el calamar bioluminiscente y la V. fischeri?

V. fischeri es la bacteria marina que coloniza el órgano bioluminiscente de estos cefalópodos. Una vez allí establecen una relación simbiótica:

  • durante la noche la bacteria está protegida en un nicho, donde además obtiene los nutrientes que necesita;
  • mientras tanto, el calamar utiliza la luz que genera la población de V. fischeri para pasar desapercibido de los depredadores, pues en ese momento, simula la luz de la luna, y es cuando aprovecha para alimentarse.
Euprymna berryi.

Todos los días, al amanecer, el calamar expulsa el 95 % de la población bacteriana simbionte al medio. El resto, que ha quedado en el órgano de la luz, aprovechan para multiplicarse.

Mientras tanto, el animal permanece enterrado en la arena durante el resto del día. Por la noche, el calamar bioluminiscente emerge y la población bacteriana ya ha crecido lo suficiente como para producir luz.

Bacterias para entender la vida

El estudio de esta interacción simbiótica se ha usado como modelo para entender la interacción huésped-microorganismo en las últimas décadas. Ademas, ayuda a entender cómo funciona la simbiosis desde las etapas tempranas de la colonización, hasta el resto de la vida del animal.

Finalmente, resulta interesante destacar cómo las bacterias, que comprenden este mundo microscópico, tiene una función fundamental en el reino animal. Es verdad que son causantes de numerosas infecciones y enfermedades, sin embargo, no deja de sorprendernos hasta qué punto llegan a ser necesarias para la vida.

Portada: Calamar bioluminiscente de Tojama (Japón) | Pinterest.

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