Euprymna scolopes y Vibrio fisheri

Lo que os voy a contar hoy es un caso de simbiosis entre procariotas y animales marinos que nos ha explicado hoy en clase M.J. Pujalte, en concreto con una pequeña sepia que se conoce con el nombre de Euprymna scolopes. El procariota participe en la ectosimbiosis es Vibrio fisheri. Hasta aquí todo normal, son muchos los animales que establecen relaciones de simbiosis con otros procariotas, incluidos los humanos.

Sin embargo la la capacidad de producir luz es una de las características principales de estas bacterias. Tan solo producen luz cuando las densidades poblacionales son elevadas y eso es debido a que hay una regulación positiva sobre la transcripción de los genes que participan en dicha emisión de luz.

En concreto la reacción que ocurre es la siguiente:

FMNH2 + O2 + R—COH >>>>>>>>>>> FMN + H2O + R----COOH

Esta reacción está catalizada por un enzima que recibe el nombre de luciferasa y que como veis utiliza poder reductor en forma de flavín mononucleótido reducido y oxígeno pera transformar un radical aldehído en un radical ácido, además de dar agua y flavín mononucleótido oxidado. La energía que se libera durante la oxidación del aldehído al ácido se hace en forma de luz y no de calor como normalmente estamos acostumbrados.

Esto es lo que ocurre, pero para que la bacteria ponga en marcha dicha reacción hay dos requerimientos claves. Por un lado la presencia del oxígeno y por otro la presencia de una elevada densidad de bacterias.

¿Pero cómo las bacterias son capaces de detectar la elevada o baja densidad celular?

Pues bien, todas ellas producen una sustancia en pequeñas cantidades, una acil – homoserina – lactona que actúa como autoinductor. Todos los genes que intervienen en la reacción anterior están situados en un gen policistrónico bajo el control de un mismo operón, el operón LUX. Este operón está activado por una proteína reguladora positiva que se une al operador activando la transcripción cuando se une al inductor, inductor que sólo se une cuando alcanza cierto umbral de concentración, esta es la forma mediante la cual las bacterias detectan una elevada densidadd poblacional, ya que a bajas densidades no se alcanza el umbral de autoinductor y por tanto no se transcribe el operón. Si la concentración es suficiente se transcriben todos los genes necesarios para la reacción, genes como LUX I que da lugar al enzima que genera el inductor (por tanto se potencia aún más la inducción), los genes LUX A y LUX B que darán lugar a las dos subunidades que constituyen el enzima luciferasa, LUX C, D y E que se traducen en los enzimas de reciclado de los compuestos ácidos que son producto de la reacción y tener así de nuevo más sustrato disponible en forma de aldehído, y finalmente el gen LUX G, que codifica la FMN reductasa, encargada de reducir el FMN a partir de NADH + H. Un tercer gen, ya fuera del operón es el gen LUX R que codifica la proteína reguladora del operón y que se traduce de forma constitutiva.

¿Cuál es el resultado de todo esto?

Como se puede ver en la foto estas bacterias son capaces de emitir luz.
Todo esto es muy interesante, pero ¿qué tiene que ver con Euprymna scolopes? Para empezar debo presentaros a este simpático animalejo que es una especie de calamar sepiólido de tamaño reducido.

Este calamar tiene la particularidad de tener como a ectosimbionte a Vibrio fisheri. No son simbiontes obligados, pero es bastante común encontrar ambas especies asociadas. El pequeño sepiolido aloja las bacterias en un saco de la parte ventral, saco que se sitúa en la zona de la bolsa de tinta con un mecanismo que le permite tapar y destapar la fuente de luz.

Una de las teorías es que el sepiólido utiliza la fuente de luz para despistar a sus presas cuando va nadando cerca del fondo. Al parecer los depredadores en muchas ocasiones detectan la presencia de la presa con la sobra que proyectan sobre el fondo durante las noches de luna. Cuando detectan una sombra atacan a la presa, pero este pequeño sepiólido con la luz que emiten las bacterias simbiontes evita proyectar una sombra sobre el fondo y los depredadores lo confunden con el reflejo de la luna o de las estrellas. Los juveniles adquieren las bacterias a medida que van creciendo ya que estas bacterias están presentes deforma abundante en donde habita esta especie de sepiólido ya que los adultos vierten diariamente parte del contenido del saco cargado de bacterias.