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| Imágenes en primer plano de la nueva bacteria. Crédito:Tomas Tyml |
Las células de la mayoría de las especies bacterianas tienen una longitud de unos 2 micrómetros, y algunos de los especímenes más grandes alcanzan los 750 micrómetros. La especie recién descubierta, denominada Candidatus (Ca.) Thiomargarita magnifica, tiene una longitud celular media superior a los 9.000 micrómetros y es visible a simple vista.
"Las bacterias y arqueas son los organismos más diversos y abundantes de la Tierra", afirman el profesor de la Universidad de las Antillas Olivier Gros y sus colegas.
"Con sólo una pequeña fracción de ellos aislados en cultivo, seguimos desconociendo enormemente su biología".
"Mientras que la mayoría de las bacterias y arqueas modelo son pequeñas, algunas células notablemente grandes, denominadas bacterias gigantes, son evidentes en al menos cuatro filos, y tienen tamaños celulares en el rango de decenas o incluso cientos de micras".
"Se sabe que algunos miembros excepcionales de la gammaproteobacteria oxidadora de azufre Thiomargarita namibiensis, por ejemplo, alcanzan hasta 750 micrómetros (el tamaño medio es de 180 micrómetros)", dijeron.
"Tales gigantes bacterianos plantean la cuestión de si podrían existir más macrobacterias que aún no han sido identificadas".
La especie recién descrita, Ca. Thiomargarita magnifica, es 50 veces más pequeña que todas las demás bacterias gigantes conocidas.
Se descubrió por primera vez en 2009 en manglares marinos tropicales poco profundos de Guadalupe (Antillas Menores).
"Cuando las vi, pensé: 'extraño'", dijo el profesor Gros.
"Al principio pensé que era algo curioso, unos filamentos blancos que debían estar unidos a algo en el sedimento, como una hoja".
"Pensé que eran eucariotas; no creí que fueran bacterias porque eran muy grandes y aparentemente con muchos filamentos", dijo la Dra. Silvina González-Rizzo, investigadora de la Universidad de las Antillas.
"Nos dimos cuenta de que eran únicas porque parecían una sola célula. El hecho de que fueran un 'macro' microbio era fascinante".
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| Gráfico de T. magnifica a escala. (Volland et al., Science, 2022) |
Utilizando varias técnicas de microscopía, como la tomografía de rayos X duros, la microscopía de barrido láser confocal y la microscopía electrónica de transmisión, los investigadores visualizaron filamentos enteros de hasta 9,66 mm de longitud y confirmaron que, efectivamente, se trataba de células individuales gigantes y no de filamentos multicelulares, como es habitual en otras grandes bacterias del azufre.
Las técnicas también permitieron a los científicos observar nuevos compartimentos unidos a la membrana que contienen grupos de ADN.
Llamaron a estos orgánulos pepinos, por las pequeñas semillas de las frutas. Los grupos de ADN eran abundantes en las células individuales.
"Ca. Thiomargarita magnifica contiene tres veces más genes que la mayoría de las bacterias y cientos de miles de copias del genoma (poliploidía) que están repartidas por toda la célula", dijo el Dr. Jean-Marie Volland, investigador del Instituto Conjunto del Genoma del DOE, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y el Laboratorio de Investigación de Sistemas Complejos.
Para el equipo, la caracterización de Ca. Thiomargarita magnifica ha allanado el camino a múltiples nuevas preguntas de investigación. Entre ellas, el papel de la bacteria en el ecosistema de los manglares.
"En términos de metabolismo, realiza quimiosíntesis, que es un proceso análogo a la fotosíntesis de las plantas", dijo el Dr. Volland.
Otra cuestión pendiente es si las pepinas desempeñaron un papel en la evolución del Ca. Thiomargarita magnifica y si las pepinas están presentes en otras especies bacterianas.
También queda por estudiar la formación precisa de las pepinas y cómo se producen y regulan los procesos moleculares dentro y fuera de estas estructuras.
"A través de su gigantesco tamaño celular, su gran genoma, su ciclo vital di-mórfico, pero sobre todo a través de su compartimentación del material genético en pepinas unidas a la membrana, Ca. Thiomargarita magnifica se suma a la lista de bacterias que han evolucionado a un mayor nivel de complejidad", afirman los autores.
"Es la primera y única bacteria conocida hasta la fecha que segrega de forma inequívoca su material genético en orgánulos unidos a la membrana a la manera de los eucariotas y, por tanto, desafía nuestro concepto de célula bacteriana".
Fuentes, créditos y referencias:
Jean-Marie Volland et al. 2022. A centimeter-long bacterium with DNA contained in metabolically active, membrane-bound organelles. Science 376 (6600): 1453-1458; doi: 10.1126/science.abb3634