¿Cómo sobrevive esta bacteria gigante?
Si vas a la isla caribeña de Guadalupe y das un paseo por los manglares, puedes observar pequeños hilos blanquecinos en las hojas descompuestas de los manglares. sorpréndete, puedes ver las bacterias a simple vista.
Las bacterias gigantes ya eran conocidas: Epulopiscium fishelsoni Es una bacteria que vive en los intestinos del pez cirujano y alcanza una longitud de 0,6 milímetros. Su registro duró hasta el descubrimiento de Thiomargarita namibiensisuna bacteria filamentosa que alcanza los 0,75 milímetros.
Esos registros fueron borrados por otra bacteria, Magnífica tiomargarita, que forma los filamentos mencionados anteriormente. Mide un promedio de un centímetro de largo y puede alcanzar hasta dos centímetros. Dado que las bacterias típicas tienen un tamaño de solo unos pocos micrómetros (milésimas de milímetro), estamos hablando de tamaños colosales, 5.000 veces más grandes de lo habitual.
Pero no solo el tamaño Magnífica tiomargarita Sorpresa. Solo echa un vistazo.
T. magnifica se descubrió en 2009 y se pensó que era un hongo. Cuando se confirmó su naturaleza bacteriana, un equipo de investigadores estadounidenses y franceses realizó un estudio, cuyos resultados acaban de publicarse en la revista Ciencias. Y no es solo el tamaño de esta bacteria lo que sorprende, como han señalado los comentarios de Elizabeth Pennisi y Petra Ann Levin. Sus propiedades ofrecen una nueva dimensión a la diversidad de procariotas, seres vivos sin núcleo y otros organelos como las mitocondrias.
¿Por qué una bacteria tiene que ser pequeña?
El tamaño extraordinario plantea preguntas importantes desde el principio. ¿Qué limitaciones de tamaño limitan el crecimiento de bacterias? En otras palabras, ¿por qué las bacterias son tan pequeñas? La primera restricción se refiere al transporte de sustancias.
Los organismos eucariotas tienen sistemas de transporte celular complejos, pero los procariotas carecen de ellos. Esto hace que el transporte de moléculas se produzca por difusión, un proceso muy lento que limita el volumen celular.
Otro problema es la producción de energía. Los eucariotas tienen sus propias mitocondrias, pero las bacterias producen ATP, la molécula de transporte de energía, a través de la enzima ATP sintasa, que se encuentra en la superficie interna de la membrana celular. El aumento de tamaño disminuye la relación entre el área superficial y el volumen hasta que la producción de ATP se vuelve insuficiente más allá de un cierto volumen.
Esquema comparativo de Thiomargarita magnifica.
Sin embargo, T. magnifica puede superar ambas limitaciones. ¿Cómo funciona? De una manera muy inteligente.
Aproximadamente el 75% del volumen de esta bacteria está ocupado por una gran vacuola, por lo que el citoplasma queda confinado a una estrecha franja de unas 3,3 micras de espesor entre la vacuola y la membrana externa, dimensión que permite la difusión de las moléculas.
Por otro lado, los procesos celulares están descentralizados. En la periferia de la bacteria se encuentran vesículas que almacenan azufre (fuente de energía) y otras que los autores denominaron pepinas (algo así como semillas de frutas). Estas pepitas contienen ADN y ribosomas, y en ellas se fabrican ARN mensajero y proteínas.
Lo sorprendente es que las pepitas están rodeadas de membranas, similares al núcleo celular de los eucariotas. La ATP sintasa reside alrededor de ellos y otras vesículas, por lo que su abundancia ya no depende de la superficie interna de la célula. Aunque se han descrito orgánulos simples en otras bacterias, este es el único caso conocido en procariotas de material genético ubicado en una vesícula unida a la membrana.
Las pepitas contienen ADN genómico. En realidad, son múltiples copias del genoma. Este fenómeno ocurre en otras bacterias gigantes, a veces teniendo decenas de miles de copias. En T. magnifica se ha estimado que cada milímetro de bacteria puede contener hasta 37.000 copias del genoma. Para una bacteria de un centímetro, estaríamos hablando de 400.000 copias del genoma. Cómo se regula este enorme número de ejemplares será sin duda objeto de futuras investigaciones.
Una bacteria limpia como una patena
¿Quieres más sorpresas? El número de genes en T. magnifica (11.788) es tres veces el promedio de las bacterias y es similar al de la levadura Saccharomyces cerevisiae, un eucariota. Este conjunto incluye genes relacionados con la oxidación de azufre y la fijación de carbono, pero la gran cantidad de genes relacionados con el metabolismo secundario, la síntesis de compuestos bioactivos, fue sorprendente.
Esto podría explicar por qué la superficie de esta bacteria siempre parece limpia, sin otras bacterias adheridas, posiblemente debido a la producción de potentes antibióticos. No hace falta insistir en el interés afirmado que esto puede tener.
Finalmente, hablemos de la reproducción de T. magnifica. Sus filamentos suelen tener constricciones en el extremo distal, aislando pequeñas partes que se interpretan como células hijas del proceso reproductivo. Lo que es único del caso es que las células hijas reciben solo una muestra del genoma materno, alrededor del 1% de las copias.
Debido a que las mutaciones ocurren cuando se generan copias del genoma, las células hijas no tienen la misma composición genética que sus células progenitoras, lo que puede verse como un término medio entre la reproducción bacteriana típica y la reproducción sexual.
Cuestiones evolutivas y filosóficas
Las preguntas que plantea este descubrimiento son profundas. ¿Por qué esta bacteria evolucionó hacia el gigantismo y aumentó el tamaño del genoma? ¿Cómo se forma el sistema de vesículas? ¿Cuáles son las funciones de los orgánulos sin ADN? ¿Cuáles son las implicaciones evolutivas de la segregación asimétrica del genoma para la reproducción? T? magnifica ha alcanzado el verdadero límite del tamaño bacteriano?
Agregaría una pregunta casi filosófica: ¿cómo conciliar el carácter deslocalizado del material genético y la producción de proteínas con el concepto de individuo? ¿Estamos ante un nuevo tipo de individuo en el mundo de los vivos?
Actualmente no es posible cultivar esta bacteria, lo que nos permitiría responder a estas y otras preguntas. Pero lo que está claro es que T. magnifica desafía los conceptos habituales que hemos tenido sobre los organismos procarióticos.
*Este artículo fue publicado originalmente en La conversación.
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