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La biostasis o criptobiosis es la capacidad de un organismo para tolerar los cambios ambientales sin tener que adaptarse activamente a ellos. La biostasis se encuentra en organismos que viven en hábitats que probablemente encuentren condiciones de vida desfavorables, como sequías, temperaturas bajo cero, cambios en los niveles de pH, presión o temperatura. Los insectos se someten a un tipo de latencia para sobrevivir a estas condiciones, llamado diapausa . La diapausa puede ser obligatoria para que estos insectos sobrevivan. El insecto también puede sufrir cambios antes de la llegada del evento iniciador. [1]

Microorganismos [ editar ]

La biostasis en este contexto también es sinónimo de estado viable pero no cultivable . En el pasado [ ¿cuándo? ]cuando las bacterias dejaron de crecer en los medios de cultivo, se asumió que estaban muertas. Ahora podemos entender que hay muchos casos en los que las células bacterianas pueden entrar en biostasis o animación suspendida, no pueden crecer en los medios y en la reanimación son nuevamente cultivables. El estado de VBNC difiere del 'estado de supervivencia por inanición' (donde una célula simplemente reduce significativamente el metabolismo). Las células bacterianas pueden entrar en el estado VBNC como resultado de algún factor estresante externo como "inanición, incubación fuera del rango de temperatura de crecimiento, concentraciones osmóticas elevadas (agua de mar), concentraciones de oxígeno o exposición a luz blanca" (9). Cualquiera de estos casos podría significar muy fácilmente la muerte de la bacteria si no pudiera entrar en este estado de latencia.También se ha observado que en muchos casos se pensó que las bacterias habían sido destruidas (pasteurización de la leche) y luego causaron deterioro o efectos dañinos a los consumidores porque las bacterias habían entrado en el estado VBNC.

Los efectos sobre las células que entran en el estado VBNC incluyen "enanismo, cambios en la actividad metabólica, transporte reducido de nutrientes, tasas de respiración y síntesis macromolecular". (9) Sin embargo, la biosíntesis continúa y se producen proteínas de choque. Lo más importante es que se ha observado que los niveles y la generación de ATP permanecen altos, completamente al contrario de las células moribundas que muestran una rápida disminución en la generación y retención. También se han observado cambios en las paredes celulares de las bacterias en el estado VBNC. En E. coli se observó una gran cantidad de reticulación en el peptidoglicano. También se observó que la capacidad autolítica era mucho mayor en las células VBNC que en las que estaban en el estado de crecimiento.

Es mucho más fácil inducir a las bacterias al estado VBNC y una vez que las células bacterianas han entrado en el estado VBNC, es muy difícil devolverlas a un estado cultivable. "Examinaron la no cultivabilidad y la reanimación en Legionella Pneumophila y, aunque la entrada en este estado fue inducida fácilmente por la falta de nutrientes, la reanimación solo pudo demostrarse después de la co-incubación de las células VBNC con la ameba, Acanthamoeba Castellani " (9).

Fungistasis o micostasis un estado natural de VBNC (viable pero no cultivable) que se encuentra en hongos en el suelo. Watson y Ford definieron la fungistasis como "cuando los propágulos fúngicos viables, que no están sujetos a latencia endógena o constitutiva, no germinan en el suelo a sus condiciones favorables de temperatura o humedad o el crecimiento de hifas fúngicas se retrasa o termina por condiciones del entorno del suelo distintas de temperatura o humedad ". (10). Esencialmente (y en su mayoría se observa que ocurren naturalmente en el suelo) se ha encontrado que varios tipos de hongos ingresan al estado VBNC como resultado de factores estresantes externos (temperatura, nutrientes disponibles, disponibilidad de oxígeno, etc.) o de factores estresantes no observables.

Investigación actual [ editar ]

El 1 de marzo de 2018, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) anunció su nuevo programa de Biostasis bajo la dirección del Dr. Tristan McClure-Begley. El objetivo del programa Biostasis es desarrollar nuevas posibilidades para extender la hora dorada en pacientes que sufrieron una lesión traumática al ralentizar el cuerpo humano a nivel celular, abordando la necesidad de tiempo adicional en sistemas biológicos en funcionamiento continuo frente a una vida catastrófica. -Eventos amenazantes. Al aprovechar la biología molecular, el programa tiene como objetivo controlar la velocidad a la que operan los sistemas vivos y encontrar una manera de "ralentizar la vida para salvarla". [2]

El 20 de marzo de 2018, el equipo de Biostasis llevó a cabo un seminario web que, junto con un anuncio amplio de la agencia (BAA), solicitó propuestas de investigación de cinco años de organizaciones externas. Las propuestas completas debían presentarse el 22 de mayo de 2018. [3]

Posibles enfoques [ editar ]

En su seminario web , DARPA describió una serie de posibles enfoques de investigación para el proyecto Biostasis. Estos enfoques se basan en la investigación de la diapausa en tardígrados y ranas de madera, lo que sugiere que la estabilización selectiva de la maquinaria intracelular se produce a nivel de proteínas . [2]

Vigilancia de proteínas [ editar ]

En biología molecular, las chaperonas moleculares son proteínas que ayudan a plegar, desplegar, ensamblar o desensamblar otras estructuras macromoleculares . En condiciones típicas, las chaperonas moleculares facilitan cambios en la forma ( cambio conformacional ) de las macromoléculas en respuesta a cambios en factores ambientales como temperatura , pH y voltaje . Al reducir la flexibilidad conformacional, los científicos pueden restringir la función de ciertas proteínas. [3] Investigaciones recientes han demostrado que las proteínas son promiscuas o capaces de realizar trabajos adicionales a los que desarrollaron para realizar. [4]Además, la promiscuidad de las proteínas juega un papel clave en la adaptación de las especies a nuevos entornos. [4] Es posible que encontrar una forma de controlar el cambio conformacional en proteínas promiscuas podría permitir a los científicos inducir la biostasis en organismos vivos. [3]

Hacinamiento intracelular [ editar ]

El hacinamiento de las células es un aspecto crítico de los sistemas biológicos. [5] El hacinamiento intracelular se refiere al hecho de que la función de las proteínas y la interacción con el agua se ven limitadas cuando el interior de la célula está superpoblado. [3] Los orgánulos intracelulares son vesículas unidas a la membrana o compartimentos sin membrana que compartimentan la célula y permiten el control espacio-temporal de las reacciones biológicas. [6] Al introducir estos polímeros intracelulares en un sistema biológico y manipular el hacinamiento de una célula, los científicos pueden reducir la velocidad de las reacciones biológicas en el sistema.

Proteínas con desorden tardío [ editar ]

Los tardígrados son animales microscópicos que pueden entrar en un estado de diapausa y sobrevivir a una notable variedad de factores ambientales estresantes, como la congelación y la desecación . [1] La investigación ha demostrado que las proteínas intrínsecamente desordenadas en estos organismos pueden funcionar para estabilizar la función celular y proteger contra estos factores ambientales extremos. [7] Mediante el uso de la ingeniería de péptidos , es posible que los científicos puedan introducir proteínas intrínsecamente desordenadas en los sistemas biológicos de organismos animales más grandes. [3]Esto podría permitir que los animales más grandes entren en un estado de biostasis similar al de los tardígrados bajo estrés biológico extremo.

Referencias [ editar ]

  1. ↑ a b Karen Lindahl y Susie Balser (2 de octubre de 1999). "Hechos tardígrados" . Universidad Wesleyana de Illinois . Consultado el 14 de septiembre de 2016 .
  2. ^ a b "Disminuir el tiempo biológico para extender la hora dorada para un tratamiento que salve vidas" . www.darpa.mil . Consultado el 21 de mayo de 2018 .
  3. ^ a b c d e "Evaluación rápida de amenazas (RTA)" (PDF) . www.darpa.mil . Consultado el 21 de mayo de 2018 .
  4. ^ a b Universidad, Massey. "La proteína 'promiscua'" . ScienceAlert . Consultado el 26 de mayo de 2018 .
  5. ^ "Cómo el hacinamiento intracelular lo cambia todo" . CON CABLE . Consultado el 26 de mayo de 2018 .
  6. ↑ Brangwynne, Clifford P .; Tompa, Peter; Pappu, Rohit V. (3 de noviembre de 2015). "Física de polímeros de transiciones de fase intracelular". Física de la naturaleza . 11 (11): 899–904. Código Bib : 2015NatPh..11..899B . doi : 10.1038 / nphys3532 . ISSN 1745-2473 . 
  7. ^ Boothby, Thomas C .; Tapia, Hugo; Brozena, Alexandra H .; Piszkiewicz, Samantha; Smith, Austin E .; Giovannini, Ilaria; Rebecchi, Lorena; Pielak, Gary J .; Koshland, Doug (2017). "Los tardígrados utilizan proteínas intrínsecamente desordenadas para sobrevivir a la desecación" . Célula molecular . 65 (6): 975–984.e5. doi : 10.1016 / j.molcel.2017.02.018 . ISSN 1097-2765 . PMC 5987194 . PMID 28306513 .   
  • Oliver, James D. "El estado viable pero no cultivable en bacterias". Revista de Microbiología 43.1 (2005): 93-100.
  • Fungistasis y biostasis general del suelo Una nueva síntesis Paolina Garbeva, WH Gera Holb, Aad J. Termorshuizenc, George A. Kowalchuka, Wietse de Boer
  • Watson, AG, Ford EJ 1972 Fungistasis del suelo: una reevaluación. Revisión anual de fitopatología 10, 327.