Superpoderes bacterianos II: Iceman y Magneto

En este post te contaré sobre superpoderes bacterianos, esas singularidades metabólicas y fisiológicas que le permiten a algunas bacterias soportar condiciones extremas e impensadas para cualquier otra forma de vida, e incluso, realizar “hazañas” biológicas.

Magnetospirillum magneticum, nuestro Magneto

Magneto, el poderoso mutante con la habilidad de generar y controlar campos magnéticos, ha sido el mayor enemigo que hayan tenido los X-Men desde su creación… Nuestro protagonista no representa el enemigo particular de ningún hombre, sin embargo, está muy relacionado a los campos magnéticos, y en particular, al de la Tierra.

Magnetospirillum magneticum, es una bacteria con forma de sacacorchos y al igual que otras especies “magnetotácticas”, se alinea al campo magnético de la Tierra. Tiende a vivir en aguas salobres, como pantanos o en la parte inferior de los sedimentos, habitando en lugares con niveles de oxígeno bajos y muy específicos. Magnetospirillum podría encontrar el ambiente óptimo de oxígeno para vivir vagando al azar a través del agua, pero ha adoptado una manera más eficiente.

Magneto

Micrografías de magnetosomas en Magnetospirillum magneticum obtenidas con un microscopio electrónico de transmisión. Pueden observarse los cristales de magnetita alineados dentro de las células. Adaptado de N. Ginet et. al, 2011.

Al igual que otras bacterias magnetotácticas, nuestro protagonista recoge el hierro de su entorno, y cuando el mismo entra en contacto con ciertas proteínas de la célula la interacción entre ambos produce diminutos cristales del mineral magnetita (Fe3O4), el más magnético del planeta, que luego empaqueta en pequeñas vesículas llamadas magnetosomas. Mediante movimientos celulares y de ciertas proteínas de su interior, los magnetosomas se ubican en línea recta. El campo magnético de la Tierra tira de los cristales magnéticos por lo que las bacterias se ponen en hilera apuntando hacia el norte y el sur. Es así que moviendo su flagelo, Magnetospirillum viaja de ida y vuelta a lo largo de la línea magnética buscando oxígeno, hasta encontrar el nivel adecuado. En vez de vagar en tres dimensiones, sólo tiene que ir y venir en una sola. ¡Magnetospirillum genera su propia autopista de circulación!

Un “Iceman” que enferma plantas y produce nieve

Bobby Drake, mejor conocido como “Iceman”, nació con el poder mutante de congelar la humedad del aire, y nuestro protagonista del mundo procariótico puede hacer algo casi similar. Pseudomonas syringae es un patógeno vegetal que puede infectar un amplio rango de especies de plantas. Dentro de las enfermedades bacterianas, es la más común en el cultivo de soja, por ejemplo.

Pseudomonas dañando plantas adaptado de HIRANO & Upper 200

A) Síntomas foliares de la enfermedad de la mancha parda bacteriana de las judías o frijoles (P. vulgaris) causada por P. syringae. D) Síntomas de lesiones por heladas de las plantas mencionadas. Adaptado de Hirano & Upper, 2000.

Una vez que las hojas han sido infectadas por esta bacteria, aparecen lesiones pequeñas, angulares, rodeadas de un halo de color verde amarillento que al secarse se tornan rápidamente marrones o negras. ¿Cómo lo hace? Al igual que “Iceman” P. syringae es capaz de utilizar el agua helada como un arma de ataque. Tiene proteínas especiales en su membrana externa que promueven la formación de cristales de hielo (son las proteínas nucleadoras), y la usa para activar la formación de cristales de hielo en vegetales a temperaturas más altas que la normal de congelación del agua. Debido al proceso de congelación, el tejido vegetal se daña lo que le permite a P. syringae invadirlo.

La especie es conocida como bacteria nucleadora de hielo ya que para que se formen los cristales de hielo, es necesario que exista un núcleo, una especie de eje alrededor de la cual se forma el cristal donde las moléculas de agua se ordenan en una disposición determinada. Esto sucede en la atmósfera, cuando las gotas de lluvia y los copos de nieve se forman alrededor de algún objeto, que hace las veces núcleo. Generalmente, ese objeto puede ser hollín, polvo o partículas muy pequeñas. Las proteínas de la membrana externa de P. syringae cumplen este rol. Estas proteínas promueven con tanta eficacia la formación de cristales de hielo que usualmente se usan bacterias secas de esta clase como aditivos en los sistemas para generar nieve artificial. Por lo que además de dañar cultivos, ¡este microorganismo es un factor esencial para que funcionen las máquinas de nieve! Los cristales de hielo se forman naturalmente en el cielo alrededor de -7 ° C y caen al suelo en forma de nieve. P. syringae puede inducir naturalmente la formación de cristales de hielo a -2 ° C en la tierra o en el cielo, por lo que la nieve es ¡más fácil de producir!

¡Si aún no puedes salir de tu asombro, en este video realizado por el biólogo Mark Martin, podrás ver a nuestros “Iceman” en acción cuando se agrega un cultivo de P. syringae a una botella que posee agua a – 6 ºC!

Fuentes y bibliografía consultada:

Ginet N, Pardoux R, Adryanczyk G, Garcia D, Brutesco C, Pignol D. Single-Step Production of a Recyclable Nanobiocatalyst for Organophosphate Pesticides Biodegradation Using Functionalized Bacterial Magnetosomes. Rodrigues-Lima F, ed. PLoS ONE. 2011;6(6):e21442. 
microbewiki.kenyon.edu
www.sinavimo.gov.ar
www.hindawi.com
Hill TCJ, Moffett BF, DeMott PJ, Georgakopoulos DG, Stump WL, Franc GD. Measurement of Ice Nucleation-Active Bacteria on Plants and in Precipitation by Quantitative PCR. Applied and Environmental Microbiology. 2014;80(4):1256-1267. 
web.ing.puc.cl
“Fabricando Nieve” 
web.mst.edu
Hirano SS, Upper CD. Bacteria in the Leaf Ecosystem with Emphasis on Pseudomonas syringae—a Pathogen, Ice Nucleus, and Epiphyte. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 2000;64(3):624-653.

por Cecilia Di Prinzio

Biotecnóloga, docente y con ganas de hacer cosas para construir un mejor mañana.
@cecidiprinzio

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