La increíble red de bacterias marinas que sustenta la vida en la Tierra
Este artículo se publicó originalmente en Quanta Magazine.
El alga verde procariota Prochlorococcus es una especie de cianobacteria marina y es extremadamente pequeña. Si pusiéramos en fila 1,000 de ellas, tendrían aproximadamente el grosor de una uña del pulgar humano. Los océanos están inundados de Prochlorococcus, el organismo fotosintético más abundante de la Tierra, que produce entre un 10 % y un 20 % del oxígeno de la atmósfera. Esto significa que la vida en la Tierra se mantiene gracias al trabajo incansable de aproximadamente tres octillones de células diminutas.
Los biólogos alguna vez pensaron que estas criaturas eran vagabundas solitarias que se sumergían en vastas extensiones del océano. Pero las poblaciones de Prochlorococcus pueden estar más conectadas de lo que imaginábamos. No solo pueden intercambiar información a grandes distancias e inundar los océanos con información y nutrientes, sino que también podrían estar conectadas con los interiores de otras células.
Recientemente, biólogos de la Universidad de Córdoba, en España, estudiaron Prochlorococcus bajo un microscopio cuando vieron una célula extendiendo un tubo largo y delgado para agarrarse a una célula vecina. Los biólogos quedaron atónitos ante la imagen y se dieron cuenta de que no era una coincidencia. «Nos dimos cuenta de que las bacterias estaban conectadas entre sí», explica María del Carmen Muñoz-Marín, microbióloga académica. Las células de Prochlorococcus están conectadas entre sí, junto con Synechococcus, otra cianobacteria que subsiste cerca. Las imágenes muestran puentes plateados que conectan grupos de tres a cuatro, y a veces más de diez, células.
Muñoz-Marín tuvo una idea de lo que podría ser esa extraña estructura. Después de una serie de pruebas, el equipo de investigación anunció en mayo de 2024 que el puente era un nanotubo bacteriano. Los nanotubos bacterianos son estructuras hechas de membranas celulares que permiten que los nutrientes y otras sustancias pasen entre múltiples células. Se identificaron por primera vez hace 14 años, en un entorno de laboratorio típico.
En la década transcurrida desde entonces, la estructura ha generado mucha controversia. Los microbiólogos están tratando de determinar por qué se forman los tubos y qué pasa exactamente entre las células de la red. Las imágenes tomadas en el laboratorio de Muñoz-Marín son las primeras en documentar estructuras tubulares en las cianobacterias, las bacterias que son responsables de una parte significativa de [la fotosíntesis en la Tierra].
A pesar de ser percibida como una ‘ciencia femenina’, incluso en la botánica las mujeres han tenido que luchar a lo largo de los siglos para ser reconocidas y cerrar la brecha de género. Esta es su historia.
Totalmente tubulares
Muchas bacterias participan activamente en la actividad comunitaria. Por ejemplo, algunas bacterias forman ‘pilus’, estructuras proteicas similares a cabellos que conectan dos células y les permiten intercambiar ADN. Algunas forman placas densas, una estructura conocida como ‘biopelícula’. También pueden liberar muchas burbujas diminutas llamadas ‘vesículas’, que contienen sustancias químicas como ADN y ARN. Es como poner una carta en una botella y soltarla al aire, esperando que llegue a alguna célula.
Muñoz-Marín y su equipo de la Universidad de Córdoba, incluidos el microbiólogo José Manuel García-Fernández y la estudiante de posgrado Elisa Angulo-Cánovas, buscaban vesículas al magnificar las bacterias Prochlorococcus y Synechococcus en placas de Petri. Se sorprendieron mucho cuando descubrieron que lo que habían observado no era una vesícula, sino un nanotubo.
Los nanotubos son una adición relativamente reciente a la búsqueda científica de la comunicación bacteriana. En 2011, Sigal Ben-Yehuda y el estudiante posdoctoral Gyanendra Dubey, de la Universidad Hebrea de Jerusalén, publicaron las primeras imágenes de pequeños tubos hechos de membrana celular que se forman dentro de la bacteria Bacillus subtilis. Los tubos transportan materiales de forma activa, y se ha confirmado que la proteína fluorescente verde, producida en una célula de la red, se transmite a otras células en un corto período de tiempo. Se observaron los mismos resultados con la calceína. Son moléculas pequeñas que no pueden atravesar la membrana celular bacteriana por sí solas. En este punto, las células no están simplemente alineadas: los espacios interiores están interconectados, lo que las hace parecerse más a múltiples habitaciones dentro de una sola casa que a una colección de viviendas separadas.