Conocer la biología de este microorganismo es esencial para entender cómo puede vivir en el xilema, un medio pobre en nutrientes, y su capacidad de obstruir los vasos de las plantas hasta provocar síntomas de decaimiento y pérdida de producción. Los resultados de la investigación se han publicado en la revista Microbiological Research.
Para estudiar cómo obtiene energía y crece en unas condiciones tan limitantes, se ha reconstruido el “mapa metabólico” más completo hecho hasta ahora de la Xylella fastidiosa. Este mapa describe las reacciones químicas que la bacteria utiliza para sobrevivir y ha permitido identificar un mecanismo hasta ahora desconocido para aprovechar el acetato -una molécula sencilla presente en el xilema- como único alimento. El trabajo también demuestra, por primera vez, que esta bacteria fitopatógena produce poliaminas, unas moléculas que podrían estar relacionadas con su capacidad de infectar plantas, según ha informado la Universitat de Valencia.
La investigación combina herramientas de biología de sistemas -que permiten simular el funcionamiento del metabolismo a partir de datos genómicos- con experimentos de laboratorio. Para construir el mapa metabólico, los investigadores ha integrado la información genética común de 18 cepas representativas de cinco subespecies de la Xylella fastidiosa. Esto les ha permitido identificar las funciones metabólicas esenciales compartidas por toda la especie.
Entre las aportaciones más notables, el modelo metabólico ha permitido sugerir una posible explicación de un fenómeno hasta ahora sin resolver: la capacidad de la Xylella fastidiosa para crecer utilizando únicamente acetato como fuente de carbono. Las rutas conocidas que permiten este proceso en otras bacterias no existen en este fitopatógeno, pero el modelo propone un mecanismo alternativo compatible con la información genómica disponible, que tendrá que ser confirmado en futuros experimentos.
“La modelización metabólica nos ha permitido conectar piezas que, analizadas de manera aislada, no ofrecían una explicación coherente. Este tipo de herramientas son especialmente útiles para descubrir mecanismos biológicos que después pueden validarse en el laboratorio”, ha explicado el equipo investigador.
Primera evidencia de producción de poliaminas
Otra aportación relevante del trabajo es la demostración, por primera vez, que la Xylella fastidiosa produce poliaminas. Estas moléculas participan en numerosos procesos celulares y, en otras bacterias fitopatógenas, se han relacionado con la formación de biofilms, la resistencia a las defensas de las plantas y la capacidad de infectar a sus huéspedes.
El modelo computacional predecía esta capacidad y los experimentos realizados con diferentes cepas de la bacteria han confirmado la producción de tres poliaminas diferentes. Los resultados sugieren, además, que estas moléculas podrían estar especialmente asociadas al crecimiento en forma de biofilm, el estado en que la bacteria coloniza los vasos conductores de las plantas y también los insectos que lo transmiten.
El equipo de investigación ha considerado que este descubrimiento abre una nueva línea de estudio sobre el papel de las poliaminas en la patogénesis de la Xylella fastidiosa y en la interacción con las plantas que infecta.
Además de generar nuevas hipótesis sobre la biología de la bacteria, el modelo metabólico también ha permitido diseñar medios de cultivo mínimos basados en predicciones computacionales que han sido validados experimentalmente. Estas formulaciones constituyen una nueva herramienta para facilitar el estudio de un microorganismo especialmente difícil de cultivar en el laboratorio, una limitación que ha frenado durante décadas la investigación sobre este patógeno.
Comprender el metabolismo de la Xylella fastidiosa es clave para anticipar su comportamiento en las plantas, identificar posibles puntos débiles y orientar futuras estrategias de control. A pesar de que este estudio no proporciona soluciones directas, establece una base sólida para desarrollar en el futuro intervenciones más informadas contra un patógeno que tiene un impacto socioeconómico notable en el Mediterráneo, según los investigadores.
Los autores han destacado que el trabajo ejemplifica el potencial de la biología de sistemas para acelerar el descubrimiento científico. Integrar datos genómicos, simulaciones computacionales y experimentos permite comprender mejor el funcionamiento de los patógenos vegetales e identificar nuevas dianas de investigación que, en el futuro, podrían contribuir al desarrollo de estrategias más eficaces para el control de las enfermedades que provocan.
