jueves, mayo 22, 2008

O presente ubíquo das simbioses em esponjas



A origem simbiótica de certos tipos celulares em filos animais basais - discutida em post anteriores (aqui, acá e nos comentários aqui) - recebe um bom apoio com os dados publicados em Science sobre a ubiquidade, abundância e diversidade de simbiontes em esponjas. Alguns trechos do artigo:

"One of evolution's more ancient animals, sponges at first glance seem quite simple--little more than loose consortiums of semiautonomous cells, stuck in one place filtering food from the water column. But a closer look reveals a surprising twist. "With many species, under the microscope you see almost exclusively bacteria" among the cells, says Piel, an organic chemist at the University of Bonn in Germany"

"These genetic studies uncovered a distinctive and extensive community, identifying more than 100 species of microbes that are found in sponges but not in the surrounding water. This distribution indicates that these bugs are long-term residents rather than passersby. An individual sponge might host dozens of different species, and overall, the molecular analyses have found an impressive variety: 14 bacterial phyla, two phyla of archaea, and several types of eukaryotic microbes."

"Microbes might have colonized a sponge early in the group's evolutionary history and acquired characteristics that enabled them to live in sponges full-time, Taylor proposes. Those sponge-loving microbes could have then spread to other sponges--and other oceans. And such a scenario could explain what may be a new phylum called Poribacteria, after Porifera, Latin for "sponge." Poribacteria have been found throughout the world, albeit exclusively in sponges."

"Whatever their function, the microbes seem important enough for sponges to pass on to future generations. In the female sponge, nurse cells, which provide the "yolk" for developing eggs, also ferry blue-green algae from the sponge's outer layers to the developing oocytes located deeper in the sponge matrix. In 2005, Kayley Usher and her colleagues at the University of Western Australia in Perth even found blue-green algae in the sperm of the sponge Chondrilla australiensis. A year later, Julie Enticknap, a postdoctoral fellow in Hill's lab, was able to culture a sponge-dwelling alphaproteobacterium from the larvae of a sponge collected off the coast of Florida, another indication of possible parent-to-offspring transmission."

"But that study highlights what may be the most baffling mystery in sponge microbiology. Usually when symbionts are passed from parent to offspring, the partners undergo what is called cospeciation, and the microbes develop a unique genetic signature and become confined to that particular host. "But that doesn't happen here," says Hentschel. The bacteria in the larvae proved closely related to those cultured from unrelated sponges growing in Jamaica, Indonesia, and the Chesapeake Bay in the United States. The best explanation for the broad distribution of this bacterium--and for many other species found across the globe--she says, is that sponges acquire their resident bacteria both from their parents and from the environment."


O trabalho termina falando em "sea-based drugs"... O que fica absolutamente claro é que a incorporação de simbiontes em organismos marinhos filtradores como esponja e hidrozooários não deve ser visto como um fenômeno raro.

The Inner Lives of Sponges. Gretchen Vogel (23 May 2008) Science 320 (5879), 1028.

15 comentarios:

Sanders dijo...

Lo bonito sería si se descubriese que sólo algún subgrupo de coanoflagealdos en realidad se anida filogenéticamente en los poríferos.
Eso me parece que demostraría tanto un origen simbiótico como el retorno a unicelular, es decir, un paraleo exacto de lo sucedido con los cnidocystos y myxospora

Sanders dijo...

la esponja es una colonia autopoiética y...polifilética

Chico dijo...

Encontrei esta boa revisão:
Taylor, Michael W., Radax, Regina, Steger, Doris, Wagner, Michael
Sponge-Associated Microorganisms: Evolution, Ecology, and Biotechnological Potential Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2007 71: 295-347

Os principais simbiontes eucariontes conhecidos em esponjas são dinoflagelados, diatomáceas e microalgas. Infelizmente, a metodologia destas vastas análises- sequenciamento de subunidades ribossomais 16S - está buscando bactérias. Eucariontes, me parece, continuam sendo encontrados com o bom e velho microscópio.

Chico dijo...

Quando vi o artigo, a primeira coisa que veio em minha cabeça foi algo parecido: onde diabos está o organismo?! As esponjas em si possuem uma estrutura super "aberta", com poucos tipos celulares e capaz de regeneração após dissociação celular. Somando esta grande abundância e diversidade de simbiontes, temos uma entidade no limite entre um organismo, uma colônia e uma comunidade. Este caso reforça algo que eu vinha pensando lendo um artigo de Susan Oyama - em verdade em resposta a opinião de Oyama de que o limite de um organismo só poderia ser imposto por um observador. Ela usa como analogia a anedota de que o perímetro de uma ilha dependeria da unidade de medida do observador. Se contornássemos cada grão de areia da praia, cada molécula, cada átomo, o perímetro seria diferente e infinito. Da mesma maneira, a extrema dinâmica molecular na endoderme, constantemente trocando molécula, vesículas, simbiontes, etc. não nos permite dizer onde começa o organismo e onde começa o "nicho desenvolvimetal", isto é, o conjunto de componentes e interações necessárias para a conservação do organismo.
Eu acredito que a distinção entre estrutura e organização proposta por Maturana é fundamental neste ponto. O limite da estrutura é dado por sua organização, ou seja, a manutenção de uma rede fechada de processos que se auto-produzem. Os componentes em si estão em constante intercâmbio, entranto e saindo da rede. Em outras palavras, a rede é organizacionalmente fechada, mas materialmente aberta. Claro que esta distinção é feita por um observador e deve ser mantida por seu valor explicativo. E justamente eu acredito que ela é pragmaticamente importante. Traçar um limite entre a estrutura que participa da organização autopoiética e o nicho ontogenético (ou desenvolvimental, como prefere Oyama) nos permite entender porque as relações com o meio não são instrutivas. A rede fechada de relações que caracteriza o organismo impõe que as relações com o meio (e o que conta como meio) esteja subordinada a estrutura da rede.
Creio que esta é a melhor maneira de enfrentar este imenso acoplamento e entrecruzamento de linhagens que as análises de simbiontes têm revelado.

Sanders dijo...

Me parece que Varela y maturana no llegaron a mucho acuerdo con respecto as si los metacelulares son, también, unidades autopoiéticas.
En este stentido son intrigantes casos como los eusociales como termitas donde la autopoiesis defintiviamnete no aplicaría, y sin embargo sin embargo hay claramente un nuevo "todo" emergente y una fenomenología de especialicizacion de funciones directamente análoga a una especialización celular.

Yo tiendo a pensar que es legítimo considerar a los poríferos como colonias autopoiéticas, porque hay una unidad, pero especialmente por el carácter distribuido y emergente por el cual se constituye esa unidad, manifiesto, por ejemplo, en la reconstitución. Tengo entendido además que hay totipotencialidad de las células para transformarse (pasando por arqueocitos)
Es decir, hay muy poco "mosaico" ahí, y mucha "epigenesis" (indeterminate development). Esos e ajusta al caracter distribuido y eigenético del proceso que permite conformar la unidad.

Chico dijo...

Neste ponto me parece importante o fato de que, além de produzir a si mesma, a rede de auto-produção também produz seus limites. Isto não acontece com uma colônia, um ecossistema ou, para ser radical, a biosfera. Estes sistemas se auto-regulam, mas não constroem seus limites.

Sanders dijo...

De todas formas a veces es intrigante, las miscelas de Luigi Luisi en realidad..caben en la definición de autopoiéticas?
En realidad son tan mínimos como los modelos computacionales de Varela.
Estuve viendo una charla contaminada con darwinismo merme, pero con todo tipo de jueguitos haciendo membranas miscelares. Una cosa interesante es que tras formarse tienden a quedar individualizadas, no se fusionan. En cambio, hay un alto recambio de componentes de la membrana, todo el rato hay incorporación y pérdida de moléculas.

http://www.rockefeller.edu/evolution/

la charla

"The Origins of Cellular Life"
Jack W. Szostak, Harvard Medical School

Qué les falta a las miscelas para ser autopoiéticas?

O quizás la pregunta es, cuál es el resultado de la resta de bacteria -(autopoiesis). Hay alguna diferencia operacional que sea fundamental?

Cristian dijo...

Es interesante entonces en este caso considerar
una definicion para los sistemas construidos a partir de inclusiones de sistemas autopoieticos..

El grado de "apertura al ambiente" durante el desarrollo del nicho ontogenetico de los org. multicelulares me parece super importante para entender el problema de las simbiosis.

Aparentemente en el caso de los multicelulares, estos estarian construidos por dinamicas autopoieticas pero la propiedad emergente construida a partir de esto (metacelutar + simbiontes) no lo seria?

Sanders dijo...

Al fin, y al cabo, un hormiguero no es una reacción al aire libre; hay alguna especie de unidad, el hormiguero, la colmena, el termitero...
Me sigue pareciendo intrigante el paralelo entre la reinareproductiva-obreras y las células somáticas-germinales.

Quizás habría que inventar un nuevo término para el sistema eusocial, ya que tiendo a reconocer que sí se constituye un nuevo todo emergente

Lo interesante es ver cuál sería el estado más incipiente de eusocialidad donde podemos decir que ya se ha establecido el nuevo sistema...es decir, estudiar los orígenes de la eusocialidad.

Cristian dijo...

Wena, la estructura tiene que tener cierta solidez por supuesto, pero el dinamismo de la organizacion interna contiene los grados de libertad necesarios para establecer corrimientos del nicho significativos ontofilogeneticamente.

Tomemos el mismo caso de la eusocialidad en hormigas, la estructura es cerrada pero sin embargo permite alteraciones tan drasticas como el establecimiento de especies "esclavistas". La flexibilidad de reconocimiento de parientes, dado por ejemplo por aprendizaje de los compuestos presentes en la cuticula, permitió que ciertas especies pudieses secuestrar larvas de otras y reclutarlas como obreras de sus propia colmenas.
Esta conducta establece un nuevo ente eusocial facultativo para las especies " esclavizadas"...

Esto es dado gracias a que la dinamica de relaciones tienen puntos de fexibilidad que podrian
relacionarse con plasticidad filogenetica.

Sanders dijo...

Lo divertido es que el simbionte puede ser una parte indispensable del sistema sin que esté internalizado, por ejemplo, por asociación a la línea germinal, sino por herencia epigenética, en el modo de vida; es el ejemplo del Koala, que sin sus bacterias no podría sencillamente digerir el eucaliptus.

En el ejemplo de las hormigas, si la captura de hormigas esclavas es recurente, el sistema podría llegar a depender de la esclavización.

Hay hormigas que son así? que no trabajen y sólo esclavicen?

Sanders dijo...

Chucha, sí tal cual jajajajaja

http://www.cals.ncsu.edu/course/ent525/close/SlaveAnt.html

Aunque esto evoca escenas de gran crueldad, en realidad es el esclavizador el que se ha tornado dependiente de la especie esclava; la esclava es lo suficientemente prolifica para existir, con o sin esclavizador.

El parasitismo es un tema que se está repitiendo HARTO!!!! jajajaja

Sanders dijo...

Ufff...tuve cachando my guatonsísimo libro "evolution of the insects"
se han asociado muchas veces con distintos linajes, de animales, plantas y hongos.
Las asociaciones con mealybugs (hemyperos tio áfidos) son increíbles porque se trata de colonias nómades que acarrean a los mealy bugs a lugares con raíces buenas pa los maelybugs...
Algunas colonias de hormigas son tan dependientes que la reina lleva mealybugs en sus mandíbulas pa alimetar a sus bebés y no se las quita ni para copular jaja... lo que me imagino es que en estas tribus nómades, el ciclo de vida completo del mealybug puede ocurrir
dentro de una colonia de hormigas...es definitivamente el caso con las colonias de hormigas que cultivan hongos.

Y luego están las plantas "mirmecófitas" con estructuras especializadas para albergar colonias de hormigas (domatia)...y sus áfidos, por cierto

Otro dato: en cinco géneros de hormigas "pomerines", no hay reina. La reproducción la hacen las obreras. Lo bonito es que son las formas basales. Esto hace valer callampa el escenario darwinista en que la eusocialidad surge en torno a favorecer la reproducción de la reina. De hehco indica que la segregación "soma-germen" es secundaria al previo establecimiento del sistema social.

RSuarez dijo...

wena wena!!
Es entretenido hurgar entre el límite de lo autopoiético y lo que no alcanza a ser, pero ¿Nos sirve de algo hacer esta distinción para comprender el sistema?
Quizás al contrario podemos comprender mejor la naturaleza sistémica de la autopoiesis al estudiar estos casos ejemplares.
El termitero fue producido por el sistema a partir de componentes del ambiente de la misma manera que las membranas biológicas... o acaso es que el borde tiene que ser constituido por el mismo material que el interior del sistema?... yo creo que no, ya que no hay una "escencia vital diferente".
También diría que no es necesario ningún proceso de "internalización", a no ser la idea de transformar la materia circundante en parte del sistema. Lo mismo me dice mi intuición sobre la segregación soma-germen. No es necesaria, aunque se observe como una manera particular (derivada) de reproducción sistémica.

En cuanto a las colonias, ecosistemas o biósfera, concuerdo en que la construcción del límite por el propio sistema define su rango operativo. Pero las termitas y las abejas sí construyen el borde de su colonia. Aunque también las naciones y sus fronteras o el territorio de un tigre marcado por semioquímicos. De manera que si consideramos a los sistemas autopoiéticos no como una unidad embebida un medio, sino como un proceso dialéctico entre un sistema y su entorno, da la idea de un contínuo entre un borde estricto y un borde disperso en el nicho ontogénico.
Un Abrazo...

p.d. vean las fotos del nuevo rayo por dentro... están en la pag del rayo.

Sanders dijo...

Me parece que también volvemos al tema de la distinción entre nicho y medio. El "umwelt" de Von Uexkull es casi como una extensión del ser vivo sobre el medio. Incluso Mayr destaca esta idea como una noción biológica valiosa en sus libros.

A final podemos debatirnos entre el internalismo del determinismo estructural a la vez que no se puede desechar la importancia del medio o lo que no esté internalizado, especialmente en conservación de la adaptación 8que es una condición específicamente relacionada al medio) . La estructura determina la respuesta, pero el camino cursado es éste y no otro, dada esta interacción particular con el medio, este u este otro modo de vida en que se conserva la adaptación.
Como la estructura cambia instante a instante de acuerdo a una historia particular de interacción con el medio, el campo epigénico de posibles respuestas también va cambiando. Esto no es inconsistente con la conclusión a la que habíamos llegado, que el campo epigénico tambien puede cambiar como resultado de un cambio en el medio (aún si este no tuviera consecuencia inmediata en el fenotipo)

Que se ve bacán el rayo...