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Los manglares son ecosistemas de aguas salobres en zonas intermareales, lugares de enorme diversidad y con un papel ecológico fundamental. Situadas en latitudes tropicales, se equiparan a nuestros humedales y marismas de Doñana. Es en estos ambientes, en las hojas en descomposición de los manglares de la isla de Guadalupe, donde nuestra protagonista Thiomargarita magnífica fue descubierta en 2009 y, tras una larga investigación, se publicaron los resultados en 2022 en la revista Science. Se trata de una bacteria que llamó la atención por su gran tamaño de hasta 2 cm, visible al ojo humano. Le quita pues, el puesto a su predecesora, Thiomargarita namibiensis, de hasta 0,0750 cm. Sin embargo, su estudio ha demostrado otras características igual de interesantes que superan los límites conocidos para una bacteria (todavía con muchas incógnitas).

Comparativa según el tamaño entre T. magnifica y otros organismos (Volland et al., 2022).

Comparativa según el tamaño entre T. magnifica y otros organismos (Volland et al., 2022).

Pero, ¿cómo es posible que exista una bacteria de tal tamaño? Para comprender la sorpresa hay que conocer las limitaciones que ha debido superar, por medio de la selección natural, para ser viable. En primer lugar, en el reino de la vida, podemos diferenciar a organismos procariotas (bacterias y arqueas) y eucariotas (animales [nosotros], plantas, hongos…). Las bacterias tienen su material genético (ADN) libre en su citoplasma sin un núcleo que lo contenga, no tienen orgánulos rodeados de membrana en su interior y su reproducción da lugar a dos bacterias con el mismo material genético. En eucariotas es al contrario. Esto, entre otras características, dan una definición propia a las bacterias. Sin embargo, T. magnífica desafía estos requisitos. Veamos por qué es tan especial y merece ser conocida.

En primer lugar, las bacterias suelen ser pequeñas para poder mantener una relación superficie/volumen alta (más superficie que volumen), lo que permite dos cosas: que los sistemas de producción de energía (ATP sintasas) situados en su membrana, sean muchos y puedan proporcionar energía suficiente al interior y; dos, que los nutrientes externos que entran por difusión por la membrana lo hagan rápido. Sin embargo, al aumentar el tamaño, y con ello el volumen, esta energía y difusión de moléculas se vuelve deficiente. Para entenderlo, imaginemos que esos nutrientes deben difundir hasta el centro de la bacteria, a medida que aumenta el volumen más lejos estará la superficie y más energía se necesitará al tener mayor cantidad que mantener. Es por ello que T. magnifica tiene dos características ingeniosas: es alargada, como un filamento y en su centro tiene una enorme vacuola que ocupa su espacio interior y que no ha de ser “mantenida”. De esta manera, el centro (línea longitudinal) está muy cerca de la superficie y el volumen a mantener (zona sin vacuola) es muy pequeño (25% aprox.). Qué modelo tan inteligente, ¿no?

Esquema pepins

Izquierda. Imagen de microscopía de T. magnífica y corte transversal destacando la vacuola central. Derecha. Aumento del corte para observar estructuras internas, destacando los pepins que contienen el material genético y la gran vacuola (Volland et al., 2022).

Pues eso no es todo, su material genético (ADN) se encuentra en múltiples copias (algo típico de las especies grandes, la poliploidía) que supera el millón de copias. También cuenta con 11.788 genes, triplicando el promedio y, consiguiendo en ambos casos, el récord entre las bacterias. Lo más sorprendente es que éste material genético se encuentra distribuido por todo el citoplasma dentro de vesículas (¡rodeado de membrana!), que han bautizado como “pepins o pepitas”. Esto es algo parecido al núcleo eucariota que contiene el material genético pero distribuído por todo el organismo, lo que resulta en una gran incógnita al ser la primera bacteria con esta característica.

Por otro lado, posiblemente como consecuencia de lo anterior, se ha visto que a la hora de reproducirse, la descendencia tiene un contenido genético diferente a la madre, ¿no os recuerda ésto a la reproducción sexual?

El metabolismo de T. magnífica se basa en el azufre, sin embargo se ha visto que esa multitud de genes acompañan un metabolismo secundario desarrollado, lo que se traduce en metabolitos de diversa índole, por ejemplo potentes antibióticos que eliminan competencia y que para nosotros pueden tener aplicaciones importantes.

Todavía queda mucho por conocer de T. magnífica, de hecho no se ha conseguido cultivar aún en laboratorio, lo que nos permitiría saber mucho más sobre su existencia, su función y su aplicabilidad.

¿Estamos ante una intersección entre el mundo procariota y eucariota?. Lo cierto es que en la naturaleza, existen muchas excepciones, normalmente poco conocidas. Hoy en día, gracias a avances tecnológicos, como lo fueron en su día el microscopio, nos permiten llegar cada vez más lejos. Estamos, aunque no lo creamos, en un momento equiparable a las grandes expediciones científicas del siglo XVIII. Todavía queda un mundo desconocido que cada día trastoca los fundamentos de la biología, sobre todo a nivel microscópico. Descubrimientos como éste que tambalean los cimientos tienen repercusiones de gran magnitud en cuanto al conocimiento de la naturaleza y por tener aportaciones a nuestra vida. Recordemos que descubrir la biodiversidad y el funcionamiento de nuevos organismos han permitido conocer la existencia de la penicilina, fármacos contra coronavirus o materiales sostenibles como los bioplásticos, entre muchísimos otros ejemplos. Quizás, las respuestas a las cuestiones que hoy no podemos responder, tengan respuesta en esos eslabones perdidos que todavía quedan por descubrir.

 

Bibliografía/Referencias: 
  • Volland, J.-M., Gonzalez-Rizzo, S., Gros, O., Tyml, T., Ivanova, N., Schulz, F., Goudeau, D., Elisabeth, N. H., Nath, N., Udwary, D., Malmstrom, R. R., Guidi-Rontani, C., Bolte-Kluge, S., Davies, K. M., Jean, M. R., Mansot, J.-L., Mouncey, N. J., Angert, E., Woyke, T., & Date, S. V. (2022). A centimeter-long bacterium with DNA compartmentalized in membrane-bound organelles. En bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2022.02.16.480423

Autor Julia Barrau Párraga

Bióloga. Divulgadora de ciencia. Me gusta hablar sobre la naturaleza en todas sus facetas, en especial del mundo microscópico o cosas poco conocidas. Intento hacer germinar en el público la semilla de la curiosidad y la sorpresa por la ciencia. También me encanta la fotografía, la artesanía o la jardinería entre otras cosas.

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