Actividad inesperada en bacterias ‘muertas’ descubiertas por científicos: ScienceAlert

Los científicos han detectado una actividad inesperada en las esporas de bacterias latentes, demostrando por primera vez que incluso cuando están fisiológicamente «muertas», los organismos aún son conscientes de su entorno.

Mediante el uso de un stock de partículas cargadas como energía, en lugar del combustible habitual, las bacterias pueden responder activamente a pequeños cambios en los niveles de nutrientes para determinar cuándo es el momento máximo para despertarse.

Este descubrimiento desafía nuestra comprensión no solo de cómo se propagan las enfermedades, sino también de cómo la vida puede sobrevivir en condiciones extremas aquí en la Tierra y más allá.

«Este trabajo cambia la forma en que pensamos sobre los gérmenes que alguna vez se consideraron organismos inactivos». dice el biólogo molecular e investigador principal Gürol Süel de la Universidad de California, San Diego.

«Hemos demostrado que las células inactivas tienen la capacidad de procesar información. Descubrimos que las esporas pueden liberar su energía electroquímica potencial almacenada para hacer un cálculo sobre su entorno sin necesidad de actividad metabólica».

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Los efectos también se han extendido más allá del manejo de enfermedades aquí en la Tierra: a menudo se piensa que una de las formas en que podríamos encontrar vida extraterrestre es en estados inactivos similares.

Si los científicos encuentran vida Marte o VenusEs probable que esté en un estado de hibernación y ahora sabemos que una forma de vida aparentemente completamente inerte aún puede contemplar sus próximos pasos”. Dice Suelo.

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Las bacterias en general son muy resistentes, pero uno de sus principales métodos de supervivencia es la capacidad de encerrarse en esporas, donde pueden permanecer en un estado latente y deshidratado rodeadas por una capa protectora durante cientos de años, sobreviviendo al calor intenso, la presión y el calor. incluso el espacio exterior.

Esto tampoco es solo un sueño profundo. Esencialmente, las bacterias están fisiológicamente muertas, sin metabolitos presentes.

Pero de alguna manera saben cuándo son las condiciones adecuadas para despertar de nuevo.

Los gérmenes son la forma en que enfermedades como el ántrax causan Bacillus Anthracis Las bacterias pueden vivir durante largos períodos sin agua ni nutrientes por correo: en momentos de exposición a las condiciones adecuadas, pueden rehidratarse y reiniciar su metabolismo, lo que les permite volver a ser infecciosas.

Pero, ¿cómo saben exactamente los gérmenes cuándo despertarse? Responder a cada gota de humedad o bocanada de un nutriente puede desperdiciar mucha energía si los buenos tiempos no duran mucho. Sin embargo, esperar un festín también puede significar oportunidades perdidas.

Para hacer esto aún más emocionante, Sewell y su equipo han evaluado a miles de personas en hibernación. Bacillus subtilis gérmenes Las bacterias son inofensivas para los humanos y también se producen tiene el récord Durante más tiempo vivo en el espacio.

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Midieron si las esporas podían recoger múltiples pulsos de nutrientes de corta duración que se enviaban a su entorno, señales que generalmente no serían lo suficientemente fuertes como para estimular las esporas para que volvieran a la vida.

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Como era de esperar, una o dos de estas legumbres de alimentos por sí solas no fueron suficientes para despertar a las bacterias. Pero con el tiempo, el efecto acumulativo pareció ocurrir; De alguna manera, las bacterias de alguna manera pudieron mantener el puntaje en funcionamiento nuevamente después de una cierta cantidad de señales.

El equipo también pudo monitorear los cambios en la actividad de las bacterias en respuesta a estas señales de corta duración y mostró que las bacterias estaban usando energía almacenada en forma de iones de potasio (K).+) con cada entrada.

Esto es como un condensador en un circuito, almacenando energía para su uso posterior.

Usando un modelo matemático para explicar lo que estaba sucediendo, el equipo demostró que cada señal desencadenaba la liberación de iones de potasio y, con el tiempo, los iones de potasio se volvieron lo suficientemente fuertes como para estimular a las bacterias a despertar. llamaron a estoFusionar y dispararFormulario de activación.

Ilustración que muestra cómo las células bacterianas deciden cuándo despertarse. (Lombardino y Burton, Ciencias2022)

Esto se conoce como una estrategia de procesamiento de señales acumulativas y evita que las bacterias se despierten temprano si las condiciones no son las adecuadas.

«Estos resultados revelan el mecanismo de toma de decisiones que opera en las células fisiológicamente inactivas». Los investigadores escriben en su artículo.

De alguna manera, esta es una estrategia evolutiva muy familiar.

«La forma en que las esporas procesan la información es similar a cómo funcionan las neuronas en nuestro cerebro». Dice Suelo.

«Tanto en las bacterias como en las neuronas, se agregan entradas pequeñas y breves con el tiempo para determinar si se ha alcanzado un umbral. Cuando se alcanza el umbral, las esporas comienzan a volver a la vida, mientras que las neuronas liberan una posibilidad real de comunicarse con otras neuronas. .»

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Sin embargo, a diferencia de las neuronas, que son células increíblemente hambrientas de energía, las esporas pudieron hacerlo sin ningún tipo de energía metabólica, solo potasio almacenado.

en Pieza de perspectivas complementariasEl estudio adicional con otros organismos que se sabe que entran en un estado similar a las esporas, como los hongos, podría ayudar a descubrir lo que esto significa para la vida a mayor escala, dicen los microbiólogos Jonathan Lombardino y Brianna Burton de la Universidad de Wisconsin-Madison.

«Por ejemplo, ¿se puede rastrear la longevidad extrema de las llamadas esporas súper inactivas hasta las concentraciones iniciales de K+?» escriben.

Hay más trabajo por hacer, pero este descubrimiento desafía nuestra comprensión de las bacterias latentes como latentes, y también cambia la forma en que evaluamos los signos de vida extraterrestre futura.

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