Análisis de los parámetros de movilidad de bacterias de suelo en microdispositivos artificiales

PIRES MONTEIRO M.; CARRILLO J.P.; GUTIERREZ N.J.; A.R. LODEIRO; M. L. CORDERO; MARCONI, V.I.

Congreso; 107a Reunión de la Asociación Física Argentina; 2022

IB-CAB

El uso de bacterias como biofertilizantes es una practica ampliamente utilizada por agronomos argentinos enla actualidad, particularmente en el cultivo de soja [1]. La bacteria de suelo Bradyrhizobium diazoefficiens es delas mas utilizadas debido a su capacidad de fijar nitrogeno atmosferico en simbiosis con los cultivos inoculados.Sin embargo, existen aun muchas incognitas respecto a su movilidad en el medio poroso y su eficacia comofertilizante [2]. En este trabajo estudiamos dos cepas de B. diazoefficiens, USDA 110 (Wild Type, WT), lacual posee dos sistemas flagelares, un flagelo subpolar grueso y un conjunto de flagelos laterales finos y USDA110 ∆lafA, la cual solo cuenta con el flagelo subpolar. A diferencia de la paradigmatica E. coli ademas de correr ytumbar (run and tumble) estas bacterias, tal vez estrategicamente, realizan movimientos llamados run and reversey run, reverse and flick [3], caracterısticas que cuantificamos extensivamente. La incognita actual es entender elrol de cada sistema flagelar en su movilidad, estudiandola originalmente bajo condiciones de confinamiento invitro.Con este objetivo diseñamos y fabricamos dispositivos tipo Lab on a chip a modo de imitar la estructuraintrincada de un suelo y poder ası estudiar su movilidad microconfinada. Estos LOCs consisten de un conjunto deobstaculos o “islas” los cuales forman canales con un ancho medio caracterıstico bien definido. Los parametrosde movilidad (velocidad media e instantanea, tiempo caracterıstico de reorientacion y angulos de reorientacion)fueron medidos y caracterizados detalladamente tanto en la entrada (libre de obstaculos) ası como dentro de loscanales. En particular, fabricamos tres dispositivos con canales de un ancho de 20 μm, 10 μm y 5 μm. Todaslas mediciones fueron obtenidas a traves del uso de nuestro software de seguimiento [4], permitiendonos obtenerpor primera vez miles de mediciones en cada dispositivo con alta precisi ́on. Fuera de confinamiento, las bacteriasde tipo WT presentan una velocidad media mayor que la cepa mutante, sin embargo, a medida que aumenta elconfinamiento las distribuciones de velocidades se vuelven cada vez mas similares, lo cual nos lleva a la conclusionde que el confinamiento restringe la accion de los flagelos laterales.