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May 09, 2023

Cáncer

ARRIBA: Colonia de Fonticula alba Marko Kaksonen Los científicos han descubierto que una

ABOVE: Fonticula alba colony Marko Kaksonen

Los científicos han descubierto que un moho mucilaginoso puede invadir una colonia de células bacterianas de manera similar a como las células cancerosas invaden el tejido sano. Como se informó en un nuevo estudio, publicado el lunes (28 de marzo) en Current Biology, el comportamiento invasivo del moho mucilaginoso, Fonticula alba, puede contener pistas sobre cómo surgieron las estructuras multicelulares en hongos y animales.

F. alba, que solo se ha encontrado una vez en el medio ambiente (en algunas heces de perros de Arkansas, allá por la década de 1960), atrajo poco interés hasta hace unos años, cuando científicos de la Universidad de Ginebra se interesaron en su singular posición en el árbol evolutivo. Si bien la mayoría de los mohos mucilaginosos caracterizados anteriormente, como Dictyostelium spp., son parientes de animales y plantas, F. alba está más estrechamente relacionada con los hongos que con otros mohos mucilaginosos.

"Los hongos y los animales están muy estrechamente relacionados en el árbol evolutivo", le dice a The Scientist Chris Toret, microbiólogo de la Universidad de Ginebra. "¿Por qué los hongos terminaron convirtiéndose en hongos y el animal en animal? Claramente hay algunas diferencias en la forma en que se mantienen unidos. Y es por eso que queríamos ver a [F. alba] como un organismo modelo".

Como se sabía poco sobre F. alba, lo primero que había que hacer era familiarizarse con ella. "Pasé un tiempo tratando de averiguar, '¿podemos cultivar esto en el laboratorio?'", explica Toret. "Incluso haciendo eso, comenzamos a ver algunas propiedades multicelulares interesantes".

Estudios previos habían caracterizado parte del ciclo de vida de F. alba. Como la mayoría de los mohos mucilaginosos, pasa la mayor parte de su vida en forma de una sola célula, como una ameba que se alimenta de bacterias. Sin embargo, en algún momento de su ciclo de vida, se vuelve multicelular y se une a otros en cuerpos fructíferos similares a volcanes, que liberan esporas y ayudan a que el moho mucilaginoso se propague. Investigadores anteriores han descrito cómo, en este estado agregado, otros mohos mucilaginosos pueden tomar decisiones y crear patrones sorprendentemente similares a los sistemas de metro.

Pero lo que quedó completamente sin describir en la literatura fue el otro comportamiento multicelular de F. alba: la invasión. Toret y sus colegas encontraron que F. alba solo entró en su estado de agregación cuando se cocultivó con bacterias, en este caso, la bacteria fecal común Klebsiella pneumonia, que se encuentra en una fase particular del ciclo de vida bacteriano. Las bacterias pasan por fases de crecimiento y muerte, crecen rápidamente y luego mueren una vez que se agotan sus fuentes de alimento. Fue la exposición a las bacterias en la fase de puesta del sol impulsada por la escasez lo que provocó que el moho se acumulara, aunque los científicos aún no saben por qué. La bacteria "necesita madurar como un buen queso francés", sugiere Marko Kaksonen, microbiólogo de la Universidad de Ginebra y coautor del artículo.

Los investigadores descubrieron que, en su estado social invasivo, F. alba barre el césped bacteriano que se está agotando, festejando y buscando nuevas fuentes de alimento a medida que avanza. Los investigadores compararon este mecanismo invasivo con la forma en que las células cancerosas se entierran colectivamente en los tejidos circundantes y el uso de filamentos largos y ramificados por parte de los hongos para arrastrarse, en busca de nuevas fuentes de alimento, aunque los mecanismos por los cuales F. alba invade las colonias bacterianas siguen siendo desconocidos. Las células del moho mucilaginoso forman zarcillos multicelulares que se extienden a través del agar lleno de bacterias, en el que las "células seguidoras" son guiadas por una sola célula "líder". En este estado, las células del zarcillo se comunican: cuando una célula líder ingresa a un entorno libre de bacterias, les indica a las células que la siguen que se den la vuelta. Las células cancerosas también utilizan una configuración líder-seguidor coordinada para migrar a los tejidos adyacentes desde el tumor primario.

Los investigadores usaron láseres para interrumpir el movimiento de las células líder y descubrieron que eliminarlas interrumpía el movimiento del zarcillo y provocaba un movimiento desordenado. Eventualmente, otras células líderes tomaron el relevo y procedió la invasión. Sin embargo, esto no sucedió cuando se eliminaron las células seguidoras, lo que indica que a las células de F. alba se les asignan roles distintos durante esta fase de agregación de su vida.

"Es un estudio muy importante e interesante", dice a The Scientist Stuart Newman, biólogo celular del New York Medical College que no participó en el estudio, "es un fenómeno nuevo para los microorganismos agregativos".

La agregación en mohos mucilaginosos ha fascinado durante mucho tiempo a los científicos que estudian los orígenes de la multicelularidad, es decir, cómo nuestros ancestros unicelulares se unieron para formar tejidos, lo que eventualmente permitió la evolución de animales, hongos multicelulares y plantas.

Mientras los investigadores observaban los zarcillos del moho mucilaginoso, notaron similitudes en la forma en que los hongos crecen y exploran, lo que sugiere que los dos comparten un mecanismo evolutivo. Algunos científicos habían planteado la hipótesis de que las hifas, las estructuras filamentosas que son el modo principal de exploración fúngica, evolucionaron a partir de crecimientos neurales. Pero el comportamiento invasivo de F. alba sugiere que una "red de hifas invasivas podría haberse construido a partir de mecanismos de agregación", dice Toret.

"Creemos que los animales evolucionaron siendo agregativos", dice Toret, "ahora creemos que la búsqueda arborizada también evolucionó agregativamente".

Newman dice que la agregación social invasiva parece "similar a lo que sucede en el cáncer" y que el estudio es evidencia de que "las células sociales hacen cosas similares... por razones diferentes". Él especula que, si bien diferentes organismos pueden usar diferentes moléculas para agregarse, la invasión colectiva puede ser una propiedad genérica de las células sociales preservadas a lo largo de los linajes evolutivos.

Además, agrega Newman, el estudio muestra que el comportamiento invasivo "no depende" de las mismas moléculas en todos los linajes, "lo que... va en contra de algunas de las ideas más arraigadas sobre la evolución.

"Fonticula es un microorganismo excepcionalmente genial y carismático", escribe en un correo electrónico a The Scientist Matthew Brown, un microbiólogo de la Universidad Estatal de Mississippi que no trabajó en el estudio. Aunque describe el estudio como un "artículo excelente" y "una observación increíble", dice que estaba "sorprendido" al ver la comparación entre la invasión colectiva en el cáncer y la F. alba, y dice que es "un poco de alcance". " Él dice que la hipótesis de los autores de un vínculo evolutivo entre el comportamiento de invasión colectiva en F. alba y los hongos es "también un poco exagerada, solo sabiendo que los hongos no son ameboides, los hongos son todas células amuralladas".

Sin embargo, dice, "definitivamente es una hipótesis que vale la pena probar".