Una esponja es una forma muy sencilla de implementar porciones multinivel para mejorar la comunidad microbiana en general", dice Lingchong You. "Tal vez por eso es algo realmente sucio: la estructura de una esponja es un hogar perfecto para los microbios.

Su esponja de cocina es una mejor incubadora para diversas comunidades bacterianas que una placa de Petri de laboratorio, informan los investigadores.

No son solo las sobras atrapadas lo que hace que la cornucopia de microbios que pululan alrededor sea tan feliz y productiva, es la estructura de la esponja misma.

"La estructura de una esponja es un hogar perfecto para los microbios".

En una serie de experimentos, los investigadores muestran cómo varios especie microbiana pueden afectar la dinámica de la población de los demás dependiendo de factores de su entorno estructural, como la complejidad y el tamaño.

Algunas bacterias prosperan en una comunidad diversa, mientras que otras prefieren una existencia solitaria. Y un entorno físico que permite a ambos tipos vivir sus mejores vidas conduce a los niveles más altos de biodiversidad. El suelo proporciona este tipo de entorno óptimo de vivienda mixta, al igual que la esponja de la cocina.

Estas diferentes especies de bacterias, cada una diseñada para brillar con un color diferente para que los investigadores puedan rastrear su crecimiento, prosperan en armonía entre sí gracias a su entorno estructurado. (Crédito: Andrea Weiss, Zach Holmes y Yuanchi Ha)

Supervivientes de la comunidad microbiana

Los hallazgos del nuevo estudio sugieren que las industrias que usan bacterias para realizar tareas como limpiar la contaminación o producir productos comerciales deben tener en cuenta los entornos estructurales, dicen los investigadores.

“Las bacterias son como las personas que viven la pandemia: a algunas les resulta difícil aislarse mientras que otras prosperan”, dice Lingchong You, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Duke.

"Hemos demostrado que en una comunidad compleja que tiene interacciones tanto positivas como negativas entre especies, existe una cantidad intermedia de integración que maximizará su coexistencia general".

Las comunidades microbianas se mezclan en diversos grados en toda la naturaleza. El suelo proporciona muchos rincones y grietas para que crezcan diferentes poblaciones sin mucha interacción de sus vecinos. Lo mismo puede decirse de las gotas de agua individuales en la parte superior de las hojas.

Pero cuando los humanos juntan muchas especies bacterianas en una sustancia pegajosa sin estructura para producir productos básicos como el alcohol, biocombustibley medicamentos, generalmente está en un plato o incluso en una tina grande. En sus experimentos, You y sus colegas muestran por qué estos esfuerzos industriales pueden ser sabios para comenzar a adoptar un enfoque estructural en sus esfuerzos de fabricación.

Los investigadores codificaron alrededor de 80 cepas diferentes de E. coli para que pudieran seguir el crecimiento de su población. Luego mezclaron las bacterias en varias combinaciones en placas de crecimiento de laboratorio con una amplia variedad de espacios de vida potenciales que van desde seis pozos grandes hasta 1,536 pozos diminutos.

Los pozos grandes se aproximaron a los entornos en los que las especies microbianas pueden mezclarse libremente, mientras que los pozos pequeños imitaron los espacios donde las especies podían mantenerse aisladas.

“Las porciones pequeñas realmente dañaron a las especies que dependen de las interacciones con otras especies para sobrevivir, mientras que las porciones grandes eliminaron a los miembros que sufren estas interacciones (los solitarios)”, dice You. “Pero la división intermedia permitió una diversidad máxima de sobrevivientes en la comunidad microbiana”.

Esponjas de cocina: un hogar acogedor para los microbios

Los resultados crean un marco para que los investigadores que trabajan con diversas comunidades bacterianas comiencen a probar qué entornos estructurales podrían funcionar mejor para sus objetivos, dice You. También señalan por qué una esponja de cocina es tan útil habitat para microbios. Imita los diferentes grados de separación que se encuentran en un suelo saludable, proporcionando diferentes capas de separación combinadas con diferentes tamaños de espacios comunes.

Para probar este punto, los investigadores también realizaron su experimento con una tira de esponja doméstica normal. Los resultados mostraron que es una incubadora de diversidad microbiana aún mejor que cualquiera de los equipos de laboratorio que probaron.

“Resulta que una esponja es una forma muy sencilla de implementar porciones multinivel para mejorar la comunidad microbiana en general”, dice You. "Tal vez es por eso que es algo realmente sucio: la estructura de una esponja es el hogar perfecto para los microbios".

Los resultados aparecen en Nature Chemical Biology.

Acerca de los autores

Los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias, la Oficina de Investigación Naval y la Oficina de Investigación del Ejército financiaron el trabajo.

Fuente: Universidad Duke