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2022-10-11Cómo detectan las esporas de bacterias latentes cuándo es el momento de volver a la vida

Science News |Una cuenta regresiva interna indica cuándo las condiciones ambientales son seguras para que las bacterias revivan.

Las bacterias llegan a extremos para manejar los tiempos difíciles: se atrincheran, construyen un caparazón similar a una fortaleza alrededor de su ADN y apagan todo signo de vida. Y, sin embargo, cuando los tiempos mejoran, estas esporas latentes pueden resurgir de lo que parece estar muerto.

Pero “debes tener cuidado cuando decides volver a la vida”, dice Peter Setlow, bioquímico de UConn Health en Farmington. “Porque si te equivocas, te mueres”. ¿Cómo se dice una espora?

Para las esporas de la bacteria Bacillus subtilis, la solución es simple: cuenta.

Estas "rocas vivas" sienten que es hora de revivir o germinar, esencialmente contando la frecuencia con la que encuentran nutrientes, informan los investigadores en un nuevo estudio publicado en Science el 7 de octubre.

“Parece que literalmente no tienen actividad biológica medible”, dice Gürol Süel, microbiólogo de la Universidad de California en San Diego. Pero Süel y sus colegas sabían que los núcleos de las esporas contienen átomos de potasio cargados positivamente, y debido a que estos átomos pueden moverse sin que la célula use energía, el equipo sospechó que el potasio podría estar involucrado en despertar a las células.

Entonces, el equipo expuso las esporas de B. subtilis a los nutrientes y usó tintes coloridos para rastrear el movimiento del potasio fuera del núcleo. Con cada exposición, más potasio salía del núcleo, cambiando su carga eléctrica para que fuera más negativa. Una vez que los núcleos de las esporas tuvieron suficiente carga negativa, se desencadenó la germinación, como una botella de champán que finalmente se descorcha. La cantidad de exposiciones necesarias para desencadenar la germinación varió según la espora, al igual que algunos corchos requieren más o menos torsión para reventar. Las esporas cuyo movimiento de potasio estaba paralizado mostraron un cambio limitado en la carga eléctrica y era menos probable que "resaltaran" sin importar a cuántos nutrientes estuvieran expuestas, mostraron los experimentos del equipo.

Los cambios en la carga eléctrica de una célula son importantes en todo el árbol de la vida, desde determinar cuándo las células cerebrales envían mensajes entre sí, hasta romper una trampa para moscas de Venus (SN: 14/10/20). Descubrir que las esporas también usan cargas eléctricas para establecer sus llamadas de atención emociona a Süel. “Quieres encontrar principios en biología”, dice, “procesos que cruzan sistemas, que cruzan campos y fronteras”.

Las esporas no solo son interesantes por su biología única y extrema, sino también por sus aplicaciones prácticas. Algunos "pueden causar cosas bastante desagradables", desde intoxicación alimentaria hasta ántrax, dice Setlow, que no participó en el estudio. Dado que las esporas son resistentes a la mayoría de los antibióticos, comprender la germinación podría conducir a una forma de devolverles la vida para matarlas para siempre.

Aún así, hay muchas preguntas sin respuesta sobre la "caja negra" de cómo las esporas comienzan a germinar, como si es posible que las esporas "reinicien" su nivel de potasio. “Realmente estamos en los comienzos de tratar de llenar esa caja negra”, dice Kaito Kikuchi, biólogo ahora en Reveal Biosciences en San Diego que realizó el trabajo mientras estaba en la Universidad de California, San Diego. Pero descubrir cómo las esporas logran rastrear su entorno mientras están más muertas que vivas es un comienzo emocionante.

CITAS

K. Kikuchi et al. El potencial electroquímico permite que las esporas latentes integren señales ambientales. Ciencias. vol. 378, 7 de octubre de 2022 pág. 43. doi: 10.1126/ciencia.abl7484.

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