Bacterias gigantes

Pero como hemos dicho otras veces, en biología el único dogma que hay es que en biología no hay dogmas: siempre encontramos una excepción, uno que se sale de la norma establecida, incluso más excepcional que las propias excepciones. La Naturaleza nunca deja de sorprendernos.

Ahora se acaba de describir lo que de forma comparativa podríamos definir como una autentico “dinosaurio” bacteriano: la bacteria más grande jamás vista, un “monstruo” con una longitud superior a 9.000 micras, ¡una bacteria de casi un centímetro de largo!

Comparación de tamaño de algunos organismos procariotas (verde) y eucarióticas (azul) en una escala logarítmica. (Fuente: ref. 1).

Mediante microscopía de fluorescencia, rayos X y microscopía electrónica junto con la secuenciación del genoma, han caracterizado una bacteria relacionada con la ya campeona Thiomargarita que han denominada Thiomargarita magnifica, con unas características biológicas únicas y excepcionales.

Se trata de una gammaproteobacteria oxidante del azufre fijadora de CO2 y de metabolismos autótrofo, aislada de los manglares marinos tropicales de isla Guadalupe en las Antillas.

Los análisis de imágenes revelan que el interior del organismo está repleto de copias del genoma, una poliploidía masiva sin precedentes, con más de medio millón de copias del genoma. Esto es el mayor número de copias de genoma para una sola célula jamás descrito hasta ahora. Cuando se analiza y se secuencia una de las copias, se observa que esta bacteria contiene 11.788 genes, el triple de lo que normalmente contiene un procariota “normal” (unos 4.000 genes), un genoma tan grande como la levadura de panadería S. cerevisiae pero más genes que el hongo modelo Aspergillus nidulans (con unos 9.500 genes).

Posee además un ciclo de desarrollo dimórfico donde las copias del genoma se segregan de forma asimétrica en lo que parecen aparentes células hijas. Pero cada filamento es una celda continua sin tabiques de división, incluidas las constricciones parciales hacia el polo apical. Sólo los pocos brotes más apicales están separados del filamento por una constricción y constituyen auténticas células hijas.

Montaje de microscopía óptica de la mitad superior de una célula de T. magnifica (B), con una parte basal rota que revela una morfología tubular debido a la vacuola central grande (V) y numerosos gránulos de azufre intracelulares esféricos (S). Montaje de microscopía electrónica (E-G) de la constricción apical de una célula, con el citoplasma limitado a la periferia. En F ampliación del área marcada en E, con gránulos de azufre. En G mayor aumento del área marcada en F que muestra esas estructuras membranosas con el genoma y ribosomas, a modo de “pepitas”. (Fuente: ref. 1).

La parte interior de la célula está rellena de una gran vacuola que ocupa más del 70% del volumen. El citoplasma queda, por tanto, restringido a una fina capa en la periferia de la célula con gránulos de azufre dispersos.

Los filamentos de Thiomargarita magnífica de casi un centímetro de largo representan en realidad células individuales con el material genético y los ribosomas localizados en compartimentos rodeados de un nuevo tipo de membrana, estructuras a modo de “pepitas”.

Montaje de microscopía electrónica. En E, una sección delgada del citoplasma. En F y G a mayor aumento, esas estructuras delimitadas por una membrana y que contienen numerosos ribosomas que aparecen como pequeños gránulos densos en electrones (Fuente: ref. 1).

Modelo propuesto para la organización subcelular en Thiomargarita magnifica mostrando cómo el orgánulo tipo “pepita” aumentan en gran medida el área de superficie de las supuestas membranas bioenergéticas. (Fuente: ref. 1).

Todas estas características celulares únicas probablemente permitan que este organismo puede crecer a un tamaño inusualmente grande y eludir las limitaciones biofísicas y bioenergéticas en el crecimiento.

Algunos han sugerido que quizá este nuevo microorganismo suponga un eslabón intermedio en la evolución desde las células procariotas hacia la estructura eucariota más compleja y repleta de orgánulos en su interior. Sin embargo, más que el “eslabón perdido” es muy probable que se trate de un fenómeno de adaptación evolutiva a una condición y ambiente selectivo muy determinado. Una muestra más de que la biodiversidad microbiana es fascinante y nunca deja de sorprendernos.

(1) A centimeter-long bacterium with DNA compartmentalized in membrane-bound organelles. Volland, JM, y col. doi: https://doi.org/10.1101/2022.02.16.480423 (este artículo todavía no ha sido revisado y publicado y está accesible solo en forma de pre-print)