La bacteria más grande jamás descubierta tiene una célula inesperadamente compleja

Fuente de la imagen: bioRxiv

 

Por definición, se supone que los microbios son tan pequeños que solo se pueden ver con un microscopio. Pero una bacteria recién descrita que vive en los manglares del Caribe nunca recibió ese memorándum. Su única célula filiforme es visible a simple vista, crece hasta 2 centímetros (tan larga como un maní) y 5000 veces más grande que muchos otros microbios. Además, este gigante tiene un enorme genoma que no flota libremente dentro de la célula como en otras bacterias, sino que está encerrado en una membrana, una innovación característica de células mucho más complejas, como las del cuerpo humano.

 

La bacteria se dio a conocer en una preimpresión publicada en línea la semana pasada y ha asombrado a algunos investigadores que han revisado sus características. "Cuando se trata de bacterias, nunca digo nunca, pero esta seguro está superando lo que pensamos que era el límite superior [de tamaño] por 10 veces", dice Verena Carvalho, microbióloga de la Universidad de Massachusetts, Amherst.

 

El descubrimiento es "fantástico y revelador", agrega Victor Nizet, médico científico de la Universidad de California en San Diego, que estudia enfermedades infecciosas. La bacteria de gran tamaño es más grande que las moscas de la fruta y los nematodos, organismos de laboratorio comunes que él y otros a veces infectan con bacterias mucho más pequeñas para su investigación.

 

Además de cambiar las ideas sobre cuán grandes y sofisticados pueden llegar a ser los microbios, esta bacteria “podría ser un eslabón perdido en la evolución de células complejas”, dice Kazuhiro Takemoto, biólogo computacional del Instituto de Tecnología de Kyushu.

 

Los investigadores han dividido durante mucho tiempo la vida en dos grupos: procariotas, que incluyen bacterias y microbios unicelulares llamados arqueas, y eucariotas, que incluyen todo, desde levaduras hasta la mayoría de las formas de vida multicelular, incluidos los humanos. Los procariotas tienen ADN que flota libremente, mientras que los eucariotas empaquetan su ADN en un núcleo. Las eucariotas también compartimentan varias funciones celulares en vesículas llamadas orgánulos y pueden mover moléculas de un compartimento a otro, algo que las procariotas no pueden.

 

Pero el microbio recién descubierto desdibuja la línea entre procariotas y eucariotas. Hace unos 10 años, Olivier Gros, biólogo marino de la Universidad de las Antillas Francesas, Pointe-à-Pitre, se encontró con el extraño organismo que crecía como delgados filamentos en la superficie de las hojas de mangle en descomposición en un pantano local. No fue sino hasta 5 años después que él y sus colegas se dieron cuenta de que los organismos eran en realidad bacterias. Y no apreciaron cuán especiales eran los microbios hasta hace poco, cuando el estudiante graduado de Gros, Jean-Marie Volland, asumió el desafío de tratar de caracterizarlos.

 

Algunos microbios, como los mohos mucilaginosos y las algas verdeazuladas , forman tallos o filamentos visibles compuestos por pilas de células, pero el grupo usó una variedad de microscopía y métodos de tinción para verificar que los filamentos de los manglares fueran cada uno de una sola célula. Esto "era algo que no creíamos... al principio", recuerda Volland, ahora biólogo marino en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. 

 

Además, esa célula incluye dos sacos de membrana, uno de los cuales contiene todo el ADN de la célula, informan Volland y sus colegas en su preimpresión del 18 de febrero en bioRxiv. Volland llama a ese saco un orgánulo y eso es "un gran paso nuevo" que implica que las dos ramas de la vida no son tan diferentes como se pensaba anteriormente, dice Carvalho. “¡Quizás es hora de repensar nuestra definición de eucariota y procariota!” está de acuerdo Petra Levin, microbióloga de la Universidad de Washington en St. Louis. “Es una historia súper genial”.

 

El otro saco lleno de agua puede ser la razón por la cual la bacteria pudo crecer tanto. Los microbiólogos solían pensar que las bacterias tenían que ser pequeñas , en parte porque comen, respiran y se deshacen de toxinas mediante la difusión de moléculas a través del interior de sus células y hay límites en la distancia que pueden viajar estas moléculas. Luego, en 1999, los investigadores descubrieron un microbio gigante que se alimentaba de azufre.aproximadamente del tamaño de una semilla de amapola en la costa de Namibia. Puede ser grande porque su contenido celular es aplastado contra su pared celular exterior por un saco gigante lleno de agua y nitrato. Las moléculas esenciales de la bacteria aún pueden difundirse hacia adentro y hacia afuera porque “solo [a lo largo del borde] la célula está viva”, dice Carvalho, que trabajó en este grupo de bacterias. Desde entonces, los científicos han encontrado otras bacterias grandes que se alimentan de azufre, pero sus largos filamentos consisten en múltiples células.      

 

Al igual que el microbio encontrado en Namibia, la nueva bacteria de los manglares también tiene un enorme saco, presumiblemente de agua, que ocupa el 73% de su volumen total. Esa similitud y un análisis genético llevaron al equipo de investigación a colocarlo en el mismo género que la mayoría de los otros gigantes microbianos y proponer llamarlo Thiomargarita magnifica.

 

“¡Qué excelente nombre!” dice Andrew Steen, un bioinformático de la Universidad de Tennessee, Knoxville, que estudia cómo los microorganismos afectan los ciclos geoquímicos. “Leer sobre esto me hace sentir exactamente lo mismo que cuando escucho sobre un enorme dinosaurio, o alguna estructura celestial que es imposiblemente grande, caliente, fría, densa o extraña de alguna manera.

 

La célula más grande de T. magnifica que encontró Volland medía 2 centímetros de altura, pero Carvalho cree que si no se pisotea, se come, se la lleva el viento o una ola la arrastra, podrían crecer aún más.

 

El saco lleno de ADN, también aplastado a lo largo del borde interior de esta bacteria, también resultó extraordinario. Cuando los investigadores del Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energía secuenciaron el ADN del interior, descubrieron que el genoma era enorme, con 11 millones de bases que albergaban unos 11.000 genes claramente distinguibles. Típicamente, los genomas bacterianos promedian alrededor de 4 millones de bases y alrededor de 3900 genes.

 

Al marcar el ADN con etiquetas fluorescentes, Volland determinó que el genoma de la bacteria era tan grande porque hay más de 500.000 copias de los mismos tramos de ADN. Las fábricas de producción de proteínas llamadas ribosomas también estaban dentro del saco lleno de ADN, lo que probablemente hacía que la traducción del código de un gen en una proteína fuera más eficiente. “Separar el material genético de todo lo demás permite un control más sofisticado y una mayor complejidad”, dice Chris Greening, microbiólogo de la Universidad de Monash, Clayton.

 

“Con demasiada frecuencia, se piensa que las bacterias son formas de vida pequeñas, simples y 'no evolucionadas', las llamadas 'bolsas de proteínas'”, agrega Greening. "Pero esta bacteria muestra que esto no podría estar mucho más lejos de la verdad".

 

Publicación: 28/febrero/2022

Fuente:
Noticias Science

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