Vols estar al dia? Subscriu-te al nostre newsletter. 1 E-mail cada 2 Mesos! |
 |
Esquerra: holobiont magnetotàctic: l'hoste és un eucariota unicel·lular amb bacteris magnetotàctics a la seva superfície. Dreta: imatge de crio-microscòpia de transmissió de raigs X (en color) obtinguda a la línia de llum MISTRAL. La reconstrucció del volum d'un holobiont magnetotàctic mostra cadenes de nanocristalls magnètics (en vermell) sintetitzats pels simbionts magnètics adherits a la superfície del seu hoste eucariòtic (en cian).
Cerdanyola del Vallès, 8 de juny 2023 Un equip de l'Institut de Biociències i Biotecnologia d'Aix-Marsella (BIAM) ha publicat recentment un nou article a la revista Proceedings of the National Academy of Science. L'estudi revela una associació singular entre els bacteris magnetotàctics i el seu hoste, un eucariota unicel·lular: un protist.
La magnetorecepció és una funció única en els éssers vius. Els microorganismes són capaços de percebre i reaccionar davant les fluctuacions del seu entorn: temperatura, llum, pressió, gravetat, etc. El camp magnètic terrestre també és percebut per certs microorganismes: els bacteris magnetotàctics, la mobilitat dels quals està guiada pel camp geomagnètic. La magnetorecepció guia el seu moviment en els sediments aquàtics alhora que els ajuda a localitzar més fàcilment profunditats específiques de la superfície. En el món microbià, la magnetorecepció es basa en la síntesi de cadenes intracel·lulars de nanocristalls magnètics. Actualment aquesta és l'única forma de geolocalització que ha estat caracteritzada pel món científic.
Tots els microorganismes sensibles al camp magnètic descrits fins ara associen la magnetorecepció amb sistemes sensorials que detecten determinats senyals fisicoquímics, gràcies als quals poden navegar cap a substàncies específiques (o allunyar-se’n). Aquest comportament de navegació s'anomena magnetotaxi i, fins fa poc, només s'observava en bacteris magnetotàctics presents en zones amb forts gradients químics com els sediments aquàtics. En guiar el seu moviment al llarg de línies verticals més que en tres dimensions, el seu magnetisme els permet trobar més fàcilment la zona on les condicions són òptimes per al seu creixement. Tanmateix, les troballes de l’equip del BIAM van revelar el 2019 que els protists també havien adquirit aquesta capacitat mitjançant una estratègia singular. Alguns protists flagel·lats van adquirir magnetotaxi associant-se amb bacteris magnetotàctics units a la seva superfície, convertint-se en simbionts indispensables durant l'evolució. Aquest descobriment "va revelar que la magnetotaxi es va realitzar col·lectivament, amb l'hoste eucariota que permetia la natació i la percepció de l'entorn químic d'una banda i els simbionts bacterians que produïen les agulles magnètiques de mida nanomètrica per l'altra. Tot i això, encara no hem descobert com aquests socis interactuen des d'un punt de vista físic i com es formen les propietats magnètiques ", explica Christopher Lefèvre, co-coordinador de l'estudi.
Quan la microbiologia s’alia amb la ciència de materials i les tècniques d’imatge més avançades
L'estudi de les interaccions dels sistemes vius a escala microscòpica encara seria inaccessible sense la interdisciplinarietat de científics equipats amb tècniques de recerca avançades. "Estudiar un sistema biològic ambiental com aquest és difícil a causa de la seva mida, poca abundància i manca de models. Supera els límits tecnològics.", comenta Daniel Chevrier, investigador del CNRS al BIAM. De fet, els investigadors van haver de desplegar "un arsenal de tècniques i tecnologies", entre elles la microscòpia de raigs X amb llum de sincrotró a la línia de llum MISTRAL del Sincrotró ALBA.
"Gràcies a aquestes associacions científiques i tecnològiques, vam poder demostrar com els bacteris simbiòtics aconsegueixen optimitzar el desplaçament, la ultraestructura i les propietats magnètiques del seu hoste, des de l'escala microscòpica fins a l'escala nanomètrica", diu Chevrier. Així, el grup de recerca va poder presentar de manera explícita i detallada les estructures de membrana que asseguren l'alineació longitudinal de les cèl·lules entre elles. També van demostrar que les propietats magnètiques dels cristalls biomineralitzats maximitzen el moment magnètic de cada simbiont i el seu hoste. "Sorprenentment, aquests resultats ens van mostrar que la geolocalització no era l'únic benefici de fabricar imants, sinó que era possible que aquests nanoimants poguessin tenir un paper en la fisiologia dels microorganismes", afegeix Lefèvre. "Aquest és un bon exemple d'un projecte transversal que posa de manifest la importància dels enfocaments interdisciplinaris entre la ciència dels materials i les tècniques d'imatge per entendre millor el funcionament dels organismes vius", conclou Caroline Monteil, co-coordinadora de l'estudi.
Text adaptat de la notícia original de CNRS
Referència: Daniel M. Chevrier, Amélie Juhin, Nicolas Menguy, Romain Bolzoni, Paul E. D. Soto-Rodriguez, Mila Kojadinovic-Sirinelli, Greig A. Paterson, Rachid Belkhou, Wyn Williams, Fériel Skouri-Panet, Artemis Kosta, Hugo Le Guenno, Eva Pereiro, Damien Faivre, Karim Benzerara, Caroline L. Monteil, Christopher T.Lefevre. Collective magnetotaxis of microbial holobionts is optimized by the three-dimensional organization and magnetic properties of ectosymbionts. PNAS, Vol. 120, No. 10. doi/10.1073/pnas.2216975120
Amb la col·laboració de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia. El Sincrotró ALBA forma part de la xarxa d'Unitats de Cultura Científica i de la Innovació (UCC+i) de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia (FECYT) i ha rebut suport a través del projecte FCT-21-17088.
