¿Simbiontes o patógenos?

Aunque muchas personas asocian a las bacterias con patógenos, lo cierto es que la mayoría de ellas son inocuas, y muchas de ellas establecen relaciones benéficas con otros organismos. Qué determina si una bacteria inicia un ciclo infeccioso o establece una relación amistosa ha sido un motivo de controversia a lo largo de los años, pero el consenso actual es que dicha decisión depende de la presencia de factores de virulencia específicos, y del contexto biológico.

Las leguminosas (soya, frijol, alfalfa, tréboles, etc.) son una familia de plantas que se caracteriza porque es capaz de establecer una relación simbiótica con un grupo de bacterias denominado rhizobiales; estas bacterias, son capaces de fijar nitrógeno, que suele ser el factor limitante en el crecimiento vegetal, y a cambio obtienen una fuente de carbono de la planta. La simbiosis se establece después de una serie de eventos de señalización entre ambos organismos, que culmina cuando las bacterias son reconocidas en la superficie de la raíz, llevando a la formación de nódulos en la misma.

Imágen de dos nódulos en formación en la raíz de una planta.

La simbiosis es altamente específica, normalmente un planta particular sólo puede ser colonizada por unos cuantos tipos de bacterias y viceversa; aunque el mecanismo de señalización está relativamente bien estudiado, los determinantes de la especificidad son prácticamente desconocidos. La soya, por ejemplo, puede ser colonizada por diversas cepas de Bradyrhizobium japonicum y Sinorhizobium fredii, y se han identificado al menos dos genes (Rj2,Rfg1) en la planta, cuya presencia impide la nodulación por cada una de estas bacterias respectivamente.

Yang et al. (2010) descubrieron que se trata en realidad de dos variantes del mismo gen, y que dicho gen tiene todas las características de los genes R (de resistencia), que son los encargados de detectar, directa o indirectamente, la presencia de efectores patogénicos. Aunque ya se había señalado la similitud entre mecanismos patogénicos y simbióticos, no se había observado el uso de exactamente el mismo mecanismo.

Los científicos procedieron a demostrar que, al igual que bacterias patógenas, los simbiontes introducen proteínas efectoras a las células de la planta, las cuales desactivan el sistema inmune y permiten la colonización por parte de las bacterias, llevando a la eventual formación de nódulos. Las variantes génicas Rj2 y Rfg1 son capaces de detectar alguno de estos efectores (todavía desconocido) e iniciar una respuesta inmune, que bloquea la formación de nódulos. De esta manera, la planta modula con que organismos puede interactuar.

Este trabajo vuelve a poner a discusión la pregunta de ¿qué es un patógeno?, ya que el mecanismo molecular con el que se establece la interacción parece no ser suficiente para diferenciarlos de los simbiontes. Otra pregunta interesante se refiere a la relación evolutiva entre patógenos y simbiontes: ¿acaso los patógenos son oportunistas que se aprovechan de que las plantas permiten la colonización, o más bien las plantas reclutan a patógenos que les proveen alguna ventaja mientras mantienen controlada su virulencia? Por último, queda por demostrar, si las plantas utilizan sólo el mismo mecanismo o exactamente los mismos genes para establecer estas interacciones; habría que identificar algún patógeno natural que pueda ser reconocido y bloqueado por alguna de las variantes génicas estudiadas.

Referencias:

• Yang et al. “R-gene controlled host specificity in the legume-rhizobia symbiosis” (2010). PNAS Epub.