Thiomargarita magnifica: una bacteria gigante que hace visible lo invisible

Generalmente, las bacterias son organismos que se consideran simples, diminutos y solo se pueden ver bajo un microscopio. La mayoría de las especies bacterianas miden alrededor de 2 micrómetros de largo. Son organismos procarióticos, es decir que no tienen núcleo y su ADN se encuentra libre en el citoplasma (Citoplasma se refiere al contenido de una célula viva. Más precisamente, es el) de la célula.

La mayoría de las bacterias son organismos unicelulares (formados por una sola célula rodeada por una membrana), pero también hay bacterias multicelulares compuestas por al menos dos células que a menudo forman filamentos.

Vista de uno de los sitios de muestreo de manglares de Thiomargarita magnifica en Guadalupe (La Guadeloupe (pronunciado: [gwa.də.lup]), en criollo de Gwadloup, está en…).
Silvina Gonzalez-Rizzo, Proporcionado por el autor

Algunas bacterias, sin embargo, son notablemente grandes: se les llama «bacterias gigantes». Son visibles a simple vista y tienen tamaños de celda del orden de decenas o incluso cientos de micrómetros.

Es dentro de esta última familia que acabamos de descubrir una nueva especie espectacular en los sedimentos marinos de los manglares de Guadalupe: una bacteria unicelular gigante de un centímetro (Un centímetro (símbolo cm) es igual a 10-2 = 0,01 metro.) de largo, que se puede agarrar con pinzas! Es 5000 veces más grande que una bacteria estándar y 20 veces más grande que otras bacterias gigantes previamente identificadas.

Además, tiene una estructura relativamente compleja para una bacteria. Entre estas características particulares, su ADN está compartimentado en pequeñas vesículas, desafiando así el concepto mismo de célula bacteriana.

Una bacteria más grande que una mosca

Las bacterias del género Thiomargarita se consideran las bacterias más grandes conocidas en la naturaleza.

La primera especie de este género de bacterias gigantes visibles a simple vista fue identificada en 1999 en las aguas de Namibia. Estas bacterias, llamadas Thiomargarita namibiensis, tienen una morfología esférica con un diámetro medio (En un círculo o una esfera, el diámetro es un segmento de línea que pasa por el centro…) entre 100 y 300 µm y hasta 750 µm. Estas células están rodeadas de moco formando cadenas lineales. Numerosos gránulos de azufre contenidos en las celdas refractan la luz, haciéndolos aparecer como un collar de perlas blancas en la superficie de los sedimentos (de ahí su nombre Thiomargarita que significa perla de azufre).

Luego se identificaron otras bacterias gigantes, algunas de las cuales están formadas por cientos de células que forman filamentos multicelulares de varios centímetros de largo.

A diferencia de las bacterias gigantes descubiertas en el pasado, esta nueva especie de bacteria descubierta en los manglares, a la que hemos denominado Thiomargarita magnifica por su gran tamaño (por magnus: «grande»), es una sola célula alargada, de una longitud media de un centímetro, lo que la convierte en la bacteria unicelular más grande jamás identificada hasta la fecha.

Esta bacteria gigante se encuentra adherida a hojas de manglares sumergidas y en descomposición en la superficie de los sedimentos de manglares. Es una bacteria poco abundante, por lo que puede pasar desapercibida.

Fotografía de numerosas Thiomargarita magnifica adheridas a una hoja de mangle en descomposición tomada con una lupa binocular. Cada filamento blanco es una bacteria.
Silvina Gonzalez-Rizzo, Proporcionado por el autor

Tiene una morfología filiforme caracterizada por una forma de «tallo» alargado en la mayor parte de su longitud, seguido de un estrechamiento gradual hacia el extremo apical (su parte superior) formando brotes. Solo las partes más apicales se cierran por completo para formar distintas células en forma de bastón, en número variable (entre 1 y 4 células) dependiendo del tamaño del filamento. La longitud de los filamentos es de entre 5 y 17 mm, pudiendo llegar hasta los 20 mm (2 cm) para los filamentos más largos.

Reconstrucción de rayos X en 3D de Thiomargarita magnifica que muestra su morfología.
JM Volland, proporcionado por el autor

Además, las observaciones binoculares han demostrado que las células en forma de bastoncillo (ubicadas en la parte apical del filamento) pueden desprenderse y liberarse en el agua, lo que sugiere que estas bacterias se multiplican por gemación (la gemación se refiere a :). Este ciclo de vida asimétrico es muy similar al ciclo de vida bien descrito en la bacteria modelo acuática Caulobacter crescentus.

Se necesitarán estudios en profundidad para comprender mejor los mecanismos moleculares de este modo de división, que aún son poco conocidos en bacterias gigantes de este tipo.

Un «macro»-microbio muy complejo

Más allá de su tamaño, análisis más avanzados en genómica (la genómica es una disciplina de la biología moderna. Estudia el funcionamiento…) y biología (la biología, comúnmente llamada «bio», es la ciencia de la vida…) han demostrado células que esta bacteria tiene características inusuales. En primer lugar, tiene alrededor de 12 000 genes, que es 3 veces más que una bacteria estándar. El tamaño de su genoma es equivalente al tamaño del genoma de la levadura y contiene más genes que algunos hongos.

Ella también tiene una gran cantidad de copias de su genoma. Mientras que una bacteria clásica se limita a unas pocas copias, Thiomargarita magnifica puede contener hasta 700 000 copias por célula, ¡más ADN que una célula humana! Esta poliploidía, que hace referencia al número de copias del genoma, puede explicar el crecimiento celular global de esta bacteria y la necesidad local de maquinaria molecular. Sin embargo, queda por dilucidar la comprensión de los mecanismos de regulación (El término regulación se refiere en su sentido concreto a una disciplina técnica, que es…) de un número tan elevado de copias del genoma.

Además, hemos observado que el ADN y los ribosomas (la maquinaria celular) están encerrados en pequeñas vesículas (o pequeños paquetes rodeados de membranas), llamadas «pepitas» por su parecido con las pequeñas semillas de los frutos, mientras que en la mayoría de las bacterias, El ADN flota libremente en el citoplasma.

Todas estas características excepcionales que han sido descritas por primera vez en una bacteria muestran el grado de complejidad que puede llegar a tener una célula bacteriana a menudo considerada como “simple”.

«No dividir para reinar mejor»

Durante las últimas tres décadas, se ha logrado un enorme progreso en la comprensión de la división celular bacteriana. Esta investigación se ha basado en gran medida en organismos modelo, como Escherichia coli, Bacillus subtilis y Caulobacter crescentus, debido a la abundancia de herramientas genéticas disponibles para estos organismos.

Por otro lado, los estudios de biología celular de bacterias no cultivables que crecen en ambientes extremos aún son escasos.

Así, el análisis del genoma de cinco células únicas de T. magnifica permitió observar la ausencia de muchos genes relacionados con la división celular y la presencia de muchos genes que codifican proteínas de elongación celular.

Por lo tanto, es posible que un mayor número de genes de elongación celular, combinado con la ausencia de genes clave de división celular, sea responsable de la producción de los filamentos excepcionalmente largos de esta bacteria.

Comprender cómo y cuándo las células deciden dividirse y cómo se han conservado o «reinventado» estos procesos fundamentales durante la evolución son cuestiones de fundamental interés para la investigación.

El descubrimiento de esta nueva bacteria destaca la increíble diversidad del mundo microbiano y sus posibles adaptaciones para colonizar nuevos entornos. Thiomargarita magnifica es así la primera bacteria en hacer invisibles las cosas… visibles y así ir más allá de las ideas preconcebidas para comprender mejor los mecanismos evolutivos de los seres vivos.

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