Dictyostelium y dictiostélidos: mohos limosos celulares, ciclo y uso como modelo
Descubre Dictyostelium y dictiostélidos: mohos limosos celulares, su ciclo de vida, comunicación celular y su uso como modelo en genética y biología molecular.
Dictiostélidos es el nombre de un grupo conocido como mohos limosos celulares o "amebas sociales". Son organismos eucariotas poco habituales: durante gran parte de su vida existen como células individuales que se alimentan y se dividen, pero ante condiciones adversas se agrupan y forman un cuerpo multicelular temporal para reproducirse. Ese cuerpo fructífero (esporocarpo) produce esporas con paredes protectoras que sobreviven hasta que las condiciones mejoran y germinan para originar nuevas amebas. Por eso estos organismos exhiben fases tanto unicelulares como pluricelulares.
Ciclo de vida (resumen y etapas)
En condiciones favorables las células viven individualmente como amebas que se alimentan principalmente de bacterias del suelo. Cuando la bacteria escasea, empiezan a comunicarse químicamente (principalmente por pulsos de cAMP en especies como Dictyostelium) y se agregan formando una masa móvil llamada babosa o "slug" (pseudoplasmodio). La babosa tiene un eje anterior-posterior definido, puede desplazarse y orientarse según estímulos físicos (luz, temperatura, humedad).
Si las condiciones son adecuadas, la babosa culmina su desarrollo y forma un esporocarpo: un tallo que sostiene una o varias masas de esporas. Las células del tallo mueren para formar la estructura de sostén, mientras que las esporas quedan protegidas por paredes resistentes y entran en estado inactivo hasta que hay alimento disponible y germinan. El desarrollo completo desde la agregación hasta el esporocarpo suele ocurrir en horas o pocos días, dependiendo de la especie y las condiciones ambientales.
Diferenciación celular y comportamiento social
Durante la transición a la fase multicelular, las células se diferencian en tipos como pre-espora y pre-tallo (prestalk), siguiendo señales posicionales y moleculares. Este proceso es un modelo sencillo para estudiar la diferenciación y la coordinación entre células. Los dictiostélidos muestran comportamientos sociales complejos: cooperación para formar estructuras fructíferas, discriminación de parientes (preferencia por agregarse con linajes afines) y fenómenos de "tramposos" o cheaters que se benefician sin contribuir al tallo.
Uso como organismo modelo
Dictyostelium se ha utilizado como organismo modelo en biología molecular y genética porque combina simplicidad experimental con procesos relevantes para animales y humanos. Entre las áreas de estudio destacan:
- Quimiotaxis y señalización celular (los pulsos de cAMP y la coordinación de movimiento celular son paradigmas clásicos).
- Dinámica del citoesqueleto y motilidad ameboide (útil para entender migración celular en organismos superiores).
- Fagocitosis y defensa antibacteriana (mecanismos conservados con células inmunitarias como los neutrófilos).
- Diferenciación y muerte celular programada; procesos de autogénesis y regulación del desarrollo.
- Genética funcional: fácil ingeniería genética (marcadores, expresión de proteínas fluorescentes, mutantes), genoma secuenciado y bases de datos como dictyBase que reúnen información y herramientas para la comunidad.
Cultivo y técnicas de laboratorio
En el laboratorio, muchas especies (especialmente Dictyostelium discoideum) se cultivan sobre placas con una capa de bacterias como alimento o en medios axénicos para estudios genéticos y bioquímicos. Son fáciles de manipular: se pueden crear marcadores fluorescentes, realizar mutagénesis, y estudiar comportamiento colectivo en placas con gradientes químicos. El rápido ciclo de vida y la disponibilidad de recursos genómicos hacen de estos organismos herramientas poderosas para experimentos de biología celular y molecular.
Importancia ecológica y relevancia biomédica
Ecologicamente, los dictiostélidos actúan como depredadores de bacterias en el suelo, contribuyendo al control microbiano y al reciclaje de nutrientes. Biomédicamente, muchos procesos celulares estudiados en Dictyostelium —señalización, migración, fagocitosis, autophagy— están conservados en animales, por lo que este modelo ayuda a entender enfermedades humanas donde esas rutas están alteradas (p. ej. desórdenes de migración celular o problemas en la degradación celular). Además, su sencillez permite explorar principios evolutivos de la multicelularidad y del comportamiento social.
Dictyostelium y otros dictiostélidos continúan siendo objeto de investigación activa; la comunidad científica comparte datos y recursos en repositorios como dictyBase para facilitar estudios comparativos y aplicaciones nuevas en biomedicina y biología evolutiva.
Una placa de Petri de Dictyostelium
Ciclo vital de Dictyostelium
Agregación en Dictyostelium
La agregación de las amebas depende de una molécula señal. Una célula, la fundadora de la colonia, comienza a segregar la señal en respuesta al estrés. Otras detectan la señal y responden de dos maneras:
- La ameba se mueve hacia la señal.
- La ameba segrega más señal.
El efecto de esto es transmitir la señal a través de la población cercana de amebas. Se desplazan a la zona de mayor concentración de la señal.
Genoma
El genoma completo de Dictyostelium discoideum se publicó en Nature en 2005. El genoma haploide contiene unos 12.500 genes en seis cromosomas. En comparación, el genoma humano diploide tiene entre 20.000 y 25.000 genes (representados dos veces) en 23 pares de cromosomas.
Reproducción sexual
El desarrollo sexual puede producirse cuando las células ameboides están privadas de su suministro de alimento bacteriano y en la oscuridad.
El apareamiento comienza por la gametogénesis. Esto produce pequeños gametos móviles que se fusionan para formar una pequeña célula binucleada. El volumen de la célula binucleada aumenta entonces para producir una célula binuclear gigante. A medida que el crecimiento avanza, los núcleos se hinchan y luego se fusionan formando una verdadera célula gigante diploide zigótica. Mientras esto ocurre, las amebas sufren quimiotaxis hacia la superficie de la célula gigante. La célula gigante zigótica ingiere las amebas circundantes y las digiere. A continuación, el cigoto forma un macroquiste que permanece inactivo durante un tiempo antes de que se produzca la germinación. Cuando el macroquiste germina, libera muchas células ameboides haploides.
Clasificación
Descubierto por primera vez en un bosque de Carolina del Norte en 1935, Dictyostelium discoideum se clasificó al principio en los "hongos inferiores" y, posteriormente, en los reinos Protista y Fungi. En la década de 1990, la mayoría de los científicos aceptaron la clasificación actual.
En la actualidad, los amobos se consideran un clado separado a nivel de reino, ya que están más relacionados con los animales y los hongos que con las plantas.
Organismo anfitrión modelo de Legionella
Dictyostelium comparte muchas características moleculares con los macrófagos. Los macrófagos son el huésped humano de la Legionella. La composición del citoesqueleto de D. discoideum es similar a la de las células de los mamíferos. También lo son los procesos impulsados por estos componentes, como la fagocitosis, el tráfico de membranas, el tránsito endocítico y la clasificación de vesículas. Al igual que los leucocitos, D. discoideum tiene quimiotaxis. Por lo tanto, D. discoideum es un sistema modelo adecuado para ver la influencia de los factores de la célula huésped durante las infecciones por Legionella.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué son los dictiostélidos?
R: Los dictiostélidos son un grupo de mohos limosos celulares o "amebas sociales".
P: ¿Cómo se reproducen los dictiostélidos?
R: En tiempos difíciles, los dictiostélidos se unen para reproducirse como un cuerpo fructífero, que produce esporas con paredes protectoras.
P: ¿Los dictiostélidos son organismos unicelulares o pluricelulares?
R: Los dictiostélidos son tanto unicelulares como pluricelulares. Durante gran parte de su vida, viven como células separadas y luego se unen para reproducirse como un cuerpo fructífero multicelular.
P: ¿Qué comen los dictiostélidos?
R: Los dictiostélidos se alimentan principalmente de bacterias del suelo.
P: ¿Qué ocurre cuando se acaba el suministro de alimentos para los dictiostélidos?
R: Cuando se acaba el suministro de alimentos, los dictiostélidos se juntan para formar una especie de babosa que puede responder a las diferencias de luz y temperatura y desplazarse.
P: ¿Qué es un esporocarpo?
R: Un esporocarpo es un cuerpo fructífero que alberga una o varias bolas de esporas. Estas esporas son células inactivas protegidas por paredes celulares resistentes y se convierten en nuevas amebas cuando hay alimento disponible.
P: ¿Cómo se estudia el Dictyostelium?
R: El Dictyostelium se ha utilizado como organismo modelo en biología molecular y genética, en particular como ejemplo de comunicación celular, diferenciación y muerte celular programada (apoptosis). La investigación sobre Dictyostelium está disponible en línea en dictyBase.
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