Roberto Kolter es profesor emérito de microbiología en la Facultad de Medicina de Harvard , autor y expresidente de la Sociedad Estadounidense de Microbiología . [ 1 ] [ 2 ] Kolter ha sido profesor en la Facultad de Medicina de Harvard desde 1983 y fue codirector de la Iniciativa de Ciencias Microbianas de Harvard de 2003 a 2018. [ 3 ] Durante los 35 años de funcionamiento del laboratorio Kolter , de 1983 a 2018, más de 130 estudiantes de posgrado y becarios postdoctorales exploraron una mezcla ecléctica de temas relacionados con el estudio de los microbios . [ 4 ] [ 5 ] Kolter es miembro de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia y de la Academia Estadounidense de Microbiología . [ 6 ]
Como profesor emérito, Kolter ha continuado su participación en la ciencia comunicando la microbiología a audiencias científicas y generales. [ 7 ] [ 8 ] Desde 2016, Kolter ha sido co-bloguero (con Moselio Schaechter ) del popular blog de microbiología, Small Things Considered . [ 9 ] De 2014 a 2018, Kolter y Scott Chimileski desarrollaron dos exposiciones en el Museo de Historia Natural de Harvard : World in a Drop , inaugurada en 2017, y Microbial Life , abierta hasta 2020. [ 10 ] Paralelamente, Chimileski y Kolter escribieron el libro Life at the Edge of Sight: A Photographic Exploration of the Microbial World ( Harvard University Press , 2017). [ 7 ] [ 11 ] [ 12 ] Durante una entrevista en 2018 en la Universidad EAFIT en Colombia, Kolter explicó que se encuentra "en una fase más contemplativa de su carrera", y agregó que está disfrutando "de poder ejercer un poco más la 'Ph' (Filosofía) de mi doctorado". [ 8 ]
Primeros años de vida, educación y trayectoria académica.
Kolter nació y se crió en Guatemala . [ 9 ] Recibió una licenciatura en biología de la Universidad Carnegie Mellon en 1975 y un doctorado en biología de la Universidad de California, San Diego en 1979. [ 7 ] Luego fue becario postdoctoral Helen Hay Whitney en la Universidad de Stanford con Charles Yanofsky de 1980 a 1983. [ 7 ] Kolter se unió al profesorado de la Facultad de Medicina de Harvard como profesor asistente en 1983, fue ascendido a profesor asociado en 1989, a profesor titular en 1994 y se convirtió en profesor emérito al jubilarse de dirigir un laboratorio de investigación en 2018. [ 7 ]
Investigación
Resumen
Las actividades de investigación del laboratorio de Kolter en la Facultad de Medicina de Harvard, desde 1983 hasta 2018, abarcaron varias líneas de investigación paralelas importantes y cubrieron muchos subcampos interrelacionados de la microbiología. [ 5 ] [ 7 ] El tema principal del laboratorio era utilizar enfoques genéticos para estudiar los procesos fisiológicos (y las propiedades emergentes asociadas ) que las bacterias han desarrollado para responder a condiciones estresantes en el medio ambiente, como la inanición o la limitación de nutrientes, o como resultado de interacciones ecológicas con otros organismos vivos. [ 7 ] [ 13 ] La naturaleza ecléctica del programa de investigación de Kolter también fue resultado de su política de alentar a los científicos postdoctorales a explorar intereses independientes. [ 5 ] En una entrevista con Nature en 2015, Kolter fue citado sobre este estilo de mentoría: "Dejo que los postdoctorados exploren lo que quieran explorar, siempre que esté dentro de la esfera de mi interés". [ 5 ]
En total, Kolter ha sido coautor de más de 250 artículos de investigación y otros artículos académicos que en conjunto han sido citados más de 50 000 veces. [ 7 ] [ 14 ] [ 15 ] El grupo de investigación de Kolter fue influyente en el estudio de los sistemas de transporte bacteriano conocidos como exportadores ABC , publicó algunos de los primeros ejemplos de evolución experimental a través de investigaciones de la fase estacionaria del crecimiento bacteriano , [ 7 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] y fue fundamental en los estudios genéticos de bacterias adheridas a superficies (que viven dentro de comunidades llamadas biopelículas ). [ 19 ] [ 20 ] El laboratorio popularizó el concepto de formación de biopelículas bacterianas como procesos microbianos de desarrollo o multicelulares , [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] y fue pionero en estudios genéticos de diferenciación celular , señalización, [ 24 ] y división del trabajo en bacterias. [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] Además, su grupo ha trabajado en otros aspectos de la fisiología bacteriana, [ 28 ] la domesticación de cepas de laboratorio de bacterias, [ 29 ] la ecología del microbioma, [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] las interacciones entre plantas y bacterias, [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] los procesos de respiración bacteriana, [ 37 ] y el descubrimiento de compuestos bioactivos. [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]
Algunas de las contribuciones científicas más importantes de Kolter se clasifican a continuación en orden cronológico.
Temas principales de investigación
Regulación de la replicación del ADN
Como estudiante de posgrado, la investigación de Kolter proporcionó evidencia temprana de lo que se denominó la " hipótesis del replicón ", propuesta por Jacob, Brenner y Cuzin en 1962. [ 42 ] Su trabajo definió un origen de replicación del ADN que condujo al desarrollo de muchos vectores de clonación suicida que todavía se utilizan en la actualidad.
- Kolter, R; Helinski, DR (1978). "Construcción de derivados del plásmido R6K in vitro: caracterización de la región de replicación R6K". Plasmid . 1 (4): 571– 80. doi : 10.1016/0147-619X(78)90014-8 . PMID 372982 .
- Kolter, R; Inuzuka, M; Helinski, DR (dic. 1978). "Replicación dependiente de transcomplementación de un fragmento de origen de bajo peso molecular del plásmido R6K". Cell . 15 ( 4): 1199– 208. doi : 10.1016/0092-8674(78)90046-6 . PMID 728998. S2CID 20082813 .
- Kolter, R; Helinski, DR (1982). "Replicación del ADN del plásmido R6K. II. Se requieren repeticiones directas de secuencias de nucleótidos para un origen gamma activo". J Mol Biol . 161 (1): 45– 56. doi : 10.1016/0022-2836(82)90277-7 . PMID 6296394 .
Biosíntesis de antibióticos peptídicos y exportadores ABC
En la década de 1980, cuando Kolter se incorporó como profesor a la Facultad de Medicina de Harvard, su grupo de investigación utilizó Escherichia coli como organismo modelo para comprender la genética molecular de la biosíntesis de antibióticos . Durante este trabajo, el grupo fue de los primeros en caracterizar los transportadores ABC , conocidos hoy en día como uno de los sistemas de proteínas de membrana más importantes para el transporte de moléculas a través de la membrana celular.
- Gilson, L; Mahanty, HK; Kolter, R (1990). "Análisis genético de un sistema de exportación similar a MDR: la secreción de colicina V" . EMBO J. 9 ( 12): 3875–84 . doi : 10.1002/j.1460-2075.1990.tb07606.x . PMC 552155. PMID 2249654 .
- Fath, MJ; Kolter, R (1993). "Transportadores ABC: exportadores bacterianos" . Microbiol . Rev. 57 ( 4): 995– 1017. doi : 10.1128/mmbr.57.4.995-1017.1993 . PMC 372944. PMID 8302219 .
- Yorgey, P; Lee, J; Kördel, J; Vivas, E; Warner, P; Jebaratnam, D; Kolter, R (1994). "Las modificaciones postraduccionales en la microcina B17 definen una clase adicional de inhibidor de la ADN girasa" . Proc Natl Acad Sci USA . 91 (10): 4519–23 . Bibcode : 1994PNAS...91.4519Y . doi : 10.1073/pnas.91.10.4519 . PMC 43817. PMID 8183941 .
Fisiología y evolución durante la fase estacionaria
A finales de la década de 1980, el grupo de investigación de Kolter se interesó en las bacterias que viven en la fase estacionaria del ciclo de crecimiento, un estado más parecido a las condiciones naturales que experimentan las bacterias en entornos fuera del laboratorio. [ 43 ] El grupo descubrió sistemas reguladores exclusivos de las células en este estado de no crecimiento y halló que los mutantes con mayor aptitud en la fase estacionaria evolucionaron y rápidamente dominaron los cultivos. [ 16 ] [ 17 ] [ 44 ] El artículo de Zambrano et al. de 1993, que publicó este hallazgo, fue uno de los primeros ejemplos de evolución que ocurre en el laboratorio, o evolución experimental . [ 18 ]
- Almirón, M; Enlace, AJ; Furlong, D; Kolter (1992). «Escherichia coli» . Desarrollo de genes . 6 (12B): 2646– 54. doi : 10.1101/gad.6.12b.2646 . PMID 1340475 . S2CID 10308477 .
- Siegele, D; Kolter, R (1992). "La vida después del tronco" . J Bacteriol . 174 (2): 345– 348. doi : 10.1128/jb.174.2.345-348.1992 . PMC 205722. PMID 1729229 .
- Zambrano, MM; Siegele, DA; Almirón, M; Tormo, A; Kolter (1993). " Mutantes de Escherichia coli que se apoderan de cultivos en fase estacionaria" . Science . 259 ( 5102): 1757– 60. Bibcode : 1993Sci...259.1757M . doi : 10.1126/science.7681219 . PMID 7681219. S2CID 680360 .
- Kolter, R; Siegele, DA; Tormo, A (1993). "La fase estacionaria del ciclo de vida bacteriano". Annu Rev Microbiol . 47 : 855–74 . doi : 10.1146/annurev.mi.47.100193.004231 . PMID 8257118 .
- Zambrano, MM; Kolter, R (1996). "Gastando por la vida en fase estacionaria" . Cell . 86 ( 2): 181– 4. doi : 10.1016/s0092-8674(00)80089-6 . PMID 8706122. S2CID 13569021 .
Biopelículas bacterianas
En la década de 1990, el grupo de Kolter comenzó a centrarse en la regulación y los componentes genéticos de las comunidades de bacterias asociadas a superficies llamadas biopelículas . Antes de eso, las biopelículas se habían descubierto y estudiado en el contexto de la bioincrustación y en soluciones de ingeniería para prevenirla, [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] pero la genética de la formación de biopelículas no se había explorado y la mayoría de los microbiólogos no consideraban la formación de biopelículas como un proceso fisiológico de las células bacterianas. [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] El laboratorio pasó a descubrir los principales sistemas reguladores que sustentan el desarrollo de biopelículas [ 51 ] [ 52 ] y caracterizó materiales clave dentro de la matriz extracelular de biopelículas utilizando especies modelo como Pseudomonas aeruginosa , [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ] Escherichia coli , [ 56 ] Vibrio cholerae , [ 57 ] [ 58 ] y Bacillus subtilis . [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ] Las biopelículas microbianas se han convertido desde entonces en un campo importante de la microbiología, reconocido como un estilo de vida predominante de los microbios en la naturaleza, con relevancia para la medicina y las infecciones causadas por bacterias patógenas . [ 63 ] [ 64 ]
- O'Toole, GA; Kolter, R (1998). "La iniciación de la formación de biopelículas en Pseudomonas fluorescens WCS365 se produce a través de múltiples vías de señalización convergentes: un análisis genético". Mol Microbiol . 28 (3): 449– 61. doi : 10.1046/j.1365-2958.1998.00797.x . PMID 9632250. S2CID 43897816 .
- O'Toole, GA; Flagellar, Kolter R. (1998). " Desarrollo de biopelículas de Pseudomonas aeruginosa ". Mol Microbiol . 30 (2): 295– 304. doi : 10.1046/j.1365-2958.1998.01062.x . PMID 9791175. S2CID 25140899 .
- O'Toole, G; Kaplan, HB; Kolter, R (2000). "Formación de biopelículas como desarrollo microbiano". Annu Rev Microbiol . 54 : 49–79 . doi : 10.1146/annurev.micro.54.1.49 . PMID 11018124 .
- Branda, SS; González-Pastor, JE; Ben-Yehuda, S; Losick, R; Kolter, R (2001). "Formación de cuerpos fructíferos por Bacillus subtilis " . Proc Natl Acad Sci USA . 98 (20): 11621– 6. Bibcode : 2001PNAS...9811621B . doi : 10.1073/pnas.191384198 . PMC 58779. PMID 11572999 .
Interacciones microbianas intraespecíficas, diferenciación celular y división del trabajo
Otro conjunto de investigaciones surgió del trabajo sobre biopelículas del grupo Kolter en colaboración con el laboratorio de Richard Losick : el descubrimiento de que subpoblaciones de diferentes tipos de células funcionales se desarrollan dentro de biopelículas de una sola especie de la bacteria Bacillus subtilis . Se encontró que algunas células expresaban genes para la motilidad, otras para la esporulación , el canibalismo, la producción de surfactante o la secreción de matriz extracelular . [ 26 ] Se encontró que algunos tipos de células se localizaban en grupos en diferentes ubicaciones físicas y momentos durante el desarrollo de la biopelícula. [ 25 ] Otro estudio del grupo en 2015 mostró que los comportamientos colectivos, como la migración grupal a través de una superficie, pueden surgir debido a interacciones entre múltiples tipos de células. [ 27 ]
- Vlamakis, H; Aguilar, C; Losick, R; Kolter, R (2008). "Control del destino celular mediante la formación de una comunidad bacteriana arquitectónicamente compleja" . Genes Dev . 22 (7): 945– 53. doi : 10.1101/gad.1645008 . PMC 2279205. PMID 18381896 .
- López, D; Vlamakis, H; Losick, R; Kolter, R (2009). " Señalización paracrina en una bacteria" . Genes Dev . 23 (14): 1631– 1638. doi : 10.1101/gad.1813709 . PMC 2714712. PMID 19605685 .
- López, D; Vlamakis, H; Losick, R; Kolter, R (2009). "El canibalismo mejora el desarrollo de biopelículas en Bacillus subtilis. " . Mol Microbiol . 74 (3): 609– 618. doi : 10.1111/j.1365-2958.2009.06882.x . PMC 2983100 . PMID 19775247 .
- van Gestel, J; Vlamakis, H; Kolter; Collectives, Cell (2015). " Bacillus subtilis utiliza la división del trabajo para migrar" . PLOS Biol . 13 (4): 4. doi : 10.1371/journal.pbio.1002141 . PMC 4403855. PMID 25894589 .
- Lyon, NA; Kraigher, B; Stefanic, P; Mandic-Mulec, yo; Kolter (2016). "Bacillus subtilis" . Curr Biol . 26 (6): 733– 42. doi : 10.1016/j.cub.2016.01.032 . PMC 4803606 . PMID 26923784 .
Interacciones microbianas entre especies
Gran parte del trabajo más reciente de Kolter se ha centrado en las interacciones entre diversas especies en comunidades mixtas, tal como suelen existir en entornos naturales. Este trabajo ha dado lugar a varios estudios influyentes sobre las propiedades emergentes y los comportamientos sociales de los microbios al interactuar con otras especies.
- Hogan, DA; Kolter, R (2002). " Interacciones Pseudomonas - Candida : un papel ecológico para los factores de virulencia". Science . 296 (5576): 2229– 32. Bibcode : 2002Sci...296.2229H . doi : 10.1126/science.1070784 . PMID 12077418 . S2CID 23124129 .
- Shank, EA; Klepac-Ceraj, V; Collado-Torres, L; Powers, GE; Losick, R; Kolter (2011). " La formación de biopelículas por Bacillus subtilis está mediada principalmente por miembros de su propio género" . Proc Natl Acad Sci USA . 108 (48): E1236–43. doi : 10.1073/pnas.1103630108 . PMC 3228442. PMID 22074846 .
- Traxler, MF; Watrous, JD; Alexandrov, T; Dorrestein, PC; Kolter, R (2013). "Las interacciones entre especies estimulan la diversificación del metaboloma secretado de Streptomyces coelicolor" . mBio . 4 ( 4 ): 4. doi : 10.1128/mbio.00459-13 . PMC 3747584. PMID 23963177 .
- Segev E, Wyche TP, Kim KH, Petersen J, Ellebrandt C, Vlamakis H, Barteneva N, Paulson JN, Chai L, Clardy J, Kolter R. El intercambio metabólico dinámico rige una interacción alga-bacteria marina. 2017. eLife.
- Lyons NA, Kolter R. Bacillus subtilis protege los bienes públicos extendiendo la discriminación de parentesco a especies estrechamente relacionadas. mBio. 2017; 8 no. 4e00723-17.
Comunicación de la ciencia microbiana al público
Kolter es un defensor y participante en la divulgación de la ciencia microbiana a microbiólogos noveles y público no especializado. [ 7 ] Su trabajo en esta área comenzó durante su mandato como codirector de la Iniciativa de Ciencias Microbianas de Harvard, de 2003 a 2018. En este cargo, Kolter organizó una conferencia pública anual en Cambridge, Massachusetts, sobre temas de interés general, como alimentos y bebidas microbianas, como el queso, el sake y el vino. [ 65 ] Su labor en la divulgación científica se intensificó en los años previos a su jubilación y ahora, como profesor emérito, a través de conferencias por invitación, escritos y proyectos museísticos. [ 8 ] [ 66 ]
Libros
- Historias de gérmenes, de Arthur Kornberg , 2007 (fotografía proporcionada) ISBN 1891389513
- La marcha de los microbios, de John Ingraham (autor del prólogo) ISBN 0674064097
- Microbios y evolución: El mundo que Darwin nunca vio , 2012, coeditado con Stanley Maloy, American Society of Microbiology Press, ISBN 1891389513
- La vida al límite de la vista: una exploración fotográfica del mundo microbiano , 2017, en coautoría con Scott Chimileski, Harvard University Press, ISBN 067497591X
Exposiciones de museos
Desde 2014 hasta 2018, Kolter y Scott Chimileski lideraron dos exposiciones públicas en el Museo de Historia Natural de Harvard . [ 7 ] [ 11 ] World in a Drop: Photographic Explorations of Microbial Life fue una exposición artística que presentó imágenes producidas a través de la colaboración de Chimileski y Kolter, y estuvo abierta desde agosto de 2017 hasta enero de 2018. [ 67 ] Posteriormente, Microbial Life: A Universe at the Edge of Sight se inauguró en febrero de 2018 como una importante exposición especial apoyada por la Fundación Alfred P. Sloan . Kolter y Chimileski son curadores invitados de Microbial Life y la exposición permanece abierta hasta marzo de 2020. [ 10 ] Estas exposiciones han viajado internacionalmente al Eden Project en el Reino Unido y a la Universidad EAFIT en Medellín, Colombia , entre otros lugares. [ 7 ] [ 8 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]
Chimileski y Kolter también fueron asesores y contribuyeron con imágenes para Invisible Worlds en el Eden Project , una exposición permanente patrocinada por Welcome Trust . [ 71 ] Sus imágenes fijas y de lapso de tiempo se presentaron en la Exposición Bacterial World en el Museo de Historia Natural de la Universidad de Oxford en 2018, y en World Unseen: Intersections of Art and Science en el Museo David J. Sencer CDC en Atlanta, Georgia en 2019.
Enseñanza y edición
Kolter tiene una larga trayectoria docente en la Universidad de Harvard y en cursos internacionales de verano. En Harvard impartió el curso de Dinámica de Biofilms y actualmente está desarrollando un Curso Online Masivo y Abierto ( MOOC) con HarvardX sobre fermentación y alimentos microbianos . [ 72 ] Es instructor habitual en el Curso de Diversidad Microbiana del Laboratorio de Biología Marina en Woods Hole, Massachusetts , en el curso de microbiología de verano EMBO -FEBES (archivado el 8 de julio de 2017 en Wayback Machine) en Spetses, Grecia , y en la Escuela de Verano John Innes/Rudjer Bošković de Microbiología Molecular Aplicada en Dubrovnik, Croacia . [ 7 ] En 2000, recibió el Premio de Profesorado Internacional de la ASM. [ 7 ]
Kolter ha sido editor de portada del Journal of Bacteriology desde 1999 y anteriormente formó parte del Consejo de Editores de Revisión de Science , mBio y eLife . [ 7 ] [ 73 ]
Fuentes
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Enlaces externos
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- Las junglas microbianas que nos rodean (y que también te rodean a ti) , una animación de TED-ED sobre biopelículas.
- Biofilm Up Close , imagen ganadora del premio FASEB Bioart Award publicada en The Scientist en 2016.
- Punto de inflexión: Roberto Kolter , entrevista realizada por Nature Jobs en 2015 sobre sus puntos de vista acerca de la formación de becarios postdoctorales.
- Un mundo feliz: evolución reciente de un patógeno transmitido por insectos , un seminario impartido por el Dr. Kolter en 2017 en los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU.
- ¿Por qué escribir? Cómo comunicar tus resultados para contribuir al conocimiento científico , un seminario de escritura celebrado en la sede de la ASM en 2010.
- Biología de las comunidades microbianas , entrevista en 2007 con JoVE
- El planeta desconocido , un artículo sobre la Iniciativa de Ciencia Microbiana publicado en la revista Harvard Magazine en 2007.
- Enlace a todas las publicaciones de Kolter en PubMed y Google Académico.
- Profesorado de la Facultad de Medicina de Harvard
- ex alumnos de la Universidad de California, San Diego
- ex alumnos de la Universidad Carnegie Mellon
- exalumnos de la Universidad de Stanford
- Personas vivas
- Miembros de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia
- Nacimientos en 1953
- ecólogos químicos