Células bacterianas deciden mientras duermen cuándo les conviene despertar

Investigadores de la Universidad española Pompeu Fabra (UPF) y de la Universidad de California (Estados Unidos) descubrieron cómo unas células bacterianas en un letargo profundo, las esporas, son capaces de captar las señales del exterior, lo que les sirve para decidir si el ambiente les resulta o no conveniente para despertarse y volver a la vida.

El descubrimiento, publicado en la revista Science, ofrece datos sobre los mecanismos de funcionamiento de las esporas que entran en letargo en condiciones adversas, que pueden ayudar a comprender la vida en estados extremos en la Tierra y quizás en otros planetas donde pueda encontrarse vida inerte, aparentemente.

Algunas especies de bacterias, cuando se enfrentan a condiciones de falta de nutrientes y estrés, entran en un estado latente en el que detienen prácticamente todos sus procesos vitales.

Este letargo profundo permite que estas células, llamadas esporas, resistan extremos de calor y presión, agentes químicos desinfectantes e incluso las duras condiciones del espacio exterior.

Cuando las condiciones se vuelven favorables, estas esporas pueden despertar y volver a la vida en minutos, incluso después de un letargo de decenas de miles, o quizá millones, de años.

Esta extraordinaria capacidad las convierte en una amenaza para la salud humana, como ocurre en el caso del ántrax (enfermedad poco común pero grave causada por una bacteria que forma esporas), y para la industria alimentaria.

Hasta ahora se creía que las esporas de bacterias eran completamente inertes y que no observaban lo que ocurría a su alrededor mientras “dormían”.

Sin embargo, investigadores de la Universidad Pompeu Fabra y la Universidad de California en San Diego (Estados Unidos) descubrieron que las esporas tienen una capacidad extraordinaria para evaluar el entorno que las rodea mientras permanecen en un estado fisiológicamente inerte.

Para comprobarlo, los investigadores sometieron esporas de la bacteria Bacillus subtilis a señales ambientales de corta duración que no eran lo suficientemente intensas como para desencadenar un regreso a la vida.

Sorprendentemente, los científicos observaron que las esporas podían acumular en el tiempo estas señales tan pequeñas y si la suma alcanzaba un cierto umbral, decidían salir del estado inactivo y reanudar su actividad metabólica y fisiológica.

Usando un modelo matemático, los investigadores descubrieron que las esporas usan un mecanismo de energía electroquímica, basado en la emisión de iones de potasio para evaluar el entorno circundante.

En lugar de despertarse, las esporas liberan parte de su potasio en respuesta a cada pequeña señal y, a continuación, suman señales consecutivas para determinar si las condiciones ambientales son adecuadas para despertarse.

Esta estrategia les sirve para revelar si las condiciones externas son realmente favorables y no solo una mejoría transitoria, evitando así que las esporas se anticipen demasiado y renazcan en un mundo que todavía les resulta desfavorable.

“Esta estrategia es sorprendentemente similar a la de las neuronas del cerebro”, destacó el catedrático de biología de sistemas de la UPF Jordi García Ojalvo.

"Al igual que en las neuronas, las esporas suman a lo largo del tiempo señales pequeñas y breves para determinar si se alcanza un umbral y al llegar a él inician su regreso a la vida, de la misma forma que las neuronas disparan un potencial de acción para comunicarse con otras neuronas”, añadió.

Curiosamente, las esporas pueden realizar esta integración de señales sin requerir energía metabólica, mientras que las neuronas se encuentran entre las células del cuerpo que más consumen.

Este descubrimiento supone un cambio de paradigma sobre las capacidades de células que se encuentran en estados extremadamente inactivos, aparentemente muertas.

El trabajo sugiere formas alternativas de hacer frente a la amenaza potencial que representan las esporas patógenas e incluso tiene implicaciones sobre qué esperar de la vida extraterrestre.

"Si se encuentra vida en Marte o Venus, es probable que esté en un estado inactivo; ahora sabemos que una forma de vida que parece estar completamente inerte todavía puede ser capaz de pensar en sus próximos pasos", resaltó por su parte el profesor del Departamento de Biología Molecular de la Universidad de California en San Diego, Gürol Süel.

EFE