Por qué algunas colonias bacterianas son coloreadas
Amarillo, rojo, violeta, verde azulado… Una placa de cultivo puede parecer la paleta de colores de un pintor. Muchas colonias bacterianas son blanquecinas o de tonos crema, otras presentan colores llamativos. Detrás de esa diversidad hay moléculas que intervienen en la vida de los microorganismos: los pigmentos. Algunos ayudan a soportar la radiación solar, otros contribuyen a conseguir nutrientes, defenderse o aprovechar la energía de la luz.
Los pigmentos
Un pigmento es una sustancia química que absorbe determinadas longitudes de onda de la luz. Cuando recibe luz blanca, el pigmento absorbe unas determinadas longitudes de onda y refleja o transmite otras. Esa luz reflejada es la que llega a nuestros ojos y determina el color que percibimos.
Una bacteria aislada suele resultar prácticamente transparente al microscopio óptico (por eso las teñimos con colorantes). Sin embargo, cuando millones de células se juntas formando una colonia, sus pigmentos pueden hacerse visibles.
No todos los pigmentos microbianos pertenecen a la misma familia química. Entre ellos hay carotenoides (pigmentos orgánicos liposolubles de colores amarillos, naranjas y rojos), las fenazinas, como la piocianina (compuestos heterocíclicos nitrogenados con dos anillos de benceno fusionados a un anillo de piracina, presentan una amplia variedad de colores vivos y suelen ser fluorescentes), u otros como la prodigiosina (de color rojo intenso) y la violaceína (derivado del triptófano, de color violeta intenso). Existen además proteínas asociadas a moléculas que absorben luz, como las rodopsinas. La mayoría de los pigmentos microbianos son biodegradables y no son tóxicos.
Tampoco el color es una propiedad invariable de una especie. La capacidad de producir un pigmento puede cambiar entre cepas, y su expresión depende de las condiciones ambientales y de crecimiento. Por eso, no todas las bacterias de una misma especie presentan siempre el mismo aspecto.
Un recorrido por la paleta microbiana
Amarillo, de Staphylococcus aureus. Su nombre alude al tono dorado que pueden presentar sus colonias. El principal responsable es la estafiloxantina, un carotenoide. Este pigmento no es un simple adorno: actúa como un escudo que contribuye a proteger a la bacteria frente a sustancias oxidantes que generan las células del sistema inmunitario, y le proporciona una mayor estabilidad a la membrana frente a péptidos antimicrobianos.
Azul y amarillo verdoso, de Pseudomonas. En Pseudomonas aeruginosa pueden intervenir varios pigmentos. La piocianina de color azul y la pioverdina de color amarillo verdosa fluorescente. Esta combinación de pigmentos contribuye al aspecto verdoso característico de los cultivos de Pseudomonas. Son moléculas distintas y con funciones diferentes: la piocianina es un factor de virulencia, puede penetrar en las células, generar estrés oxidativo y dañar los tejidos, especialmente el epitelio respiratorio; la pioverdina es un sideróforo, una molécula que una muy alta afinidad por el hierro que le permite a la bacteria obtener este nutriente.
Rojo, de Serratia marcescens. Algunas cepas Serratia, Streptomyces o Vibrio pueden producir prodigiosina, un pigmento rojo muy intenso. En Serratia, su síntesis depende de la temperatura (se inhibe a los 37 °C y se produce activamente entre 28-32 °C). La prodigiosina puede inhibir el crecimiento de otros microorganismos. El nombre proviene del latín prodigium (maravilla o milagro), ya que en la Edad Media las apariciones de manchas rojas similares a la sangre en el pan consagrado se atribuida a milagros cuando en realidad eran debidas al crecimiento de Serratia marcescens y la producción de este pigmento.
Amarillo-marrón, de algunas cianobacterias. Algunas acumulan escitonemina en la envoltura. Este pigmento puede conferir tonos pardos y funciona como un mecanismo de defensa natural contra la radiación ultravioleta (rayos UVA).
Del rojo al púrpura, de Halobacterium salinarum. Algunas arqueas que viven en ambientes hipersalinos producen bacterioruberina, un carotenoide rojo intenso, y bacteriorrodopsina, una proteína de la membrana de color púrpura. La bacteriorrodopsina contiene una molécula de retinal y es capaz de utilizar la energía luminosa para generar energía.
¿Para qué sirven estos colores?
Como estamos viendo, algunos de estos pigmentos sirven para protegerse de la luz y del daño oxidativo. La luz puede ser una fuente de energía, pero también causar daños. Algunos pigmentos actúan como pantallas interceptando parte de la radiación ultravioleta antes de que alcance las células y ayudan a limitar el daño fotooxidativo. Por eso, es relativamente frecuente que bacterias ambientales den lugar a colonias coloreadas.
Crecimiento bacteriano sobre placas de Agar Tripticasa Soja (TSA) con carbón activo al 2%. Tras sembrar por agotamiento por estrías distintas levaduras (Rhodoturula, Candida, Saccharomyces), las placas se dejaron abiertas para favorecer la contaminación ambiental. (Autores: Miriam Salvador, Rosario Urdaci, Ignacio López-Goñi, Departamento de Biología Molecular, Universidad de Navarra).
Pero las funciones de los pigmentos bacterianos son muy variadas. Las células del sistema inmunitario utilizan sustancias oxidantes para atacar a los microorganismos. Algunos pigmentos pueden ser un factor de virulencia que permitan a la bacteria sobrevivían al ataque de los macrófagos. En otros casos, como el de la pioverdina, actúan como un sistema para capturar el hierro del entorno (elemento esencial) e incorporarlo al interior de la bacteria; como defensa contra otras bacterias competidoras (como la prodigiosina); o como un sistema para aprovechar la energía luminosa (como la bacteriorrodopsina).
Una colonia coloreada es, por tanto, algo más que una mancha bonita sobre la placa de agar. Su amarillo, rojo o violeta puede ser la pista visible de una estrategia para sobrevivir.
