Solo faltan unas semanas para picnics y barbacoas de verano. A pesar de lo emocionado que está de disfrutar este verano, la bacteria Escherichia coli está ansiosa por darse un festín con el buffet de todo lo que pueda comer que está a punto de experimentar en su intestino.
Sin embargo, ocurrirá algo inesperado cuando las células de E. coli terminen su viaje a través de su tracto digestivo. Sin previo aviso, se encontrarán nadando en la taza del inodoro, aferrándose a los últimos nutrientes adheridos a sus cuerpos. ¿Cómo se adaptan estos diminutos organismos para sobrevivir a la inanición repentina? Los científicos de la Universidad de Washington en St. Louis se preguntaron.
Un examen minucioso de E. coli privado de nutrientes bajo el microscopio, un proceso de rutina en un laboratorio que estudia el tamaño de las células bacterianas, reveló células que se veían diferentes y que estas diferencias están relacionadas con su capacidad para sobrevivir.
«Su citoplasma se encogió. A medida que se encogió, la membrana interna se separó de la membrana externa y dejó un gran espacio en un extremo de la célula», dijo Petra Levin, profesora de biología en Artes y Ciencias, cuyo científico postdoctoral, Corey Westfall, y el estudiante de pregrado, Jesse Kao, fue el primero en hacer la observación.
El espacio al que se refiere Levin, entre las membranas interna y externa de las bacterias , se llama periplasma. En colaboración con Kerwyn Casey Huang, profesor de bioingeniería y de microbiología e inmunología en la Universidad de Stanford, y su científico postdoctoral, Handuo Shi, Levin encontró una respuesta de desarrollo inesperada a la inanición, una que puede mantener viva a E. coli hasta que encuentren su próxima bufé.
El trabajo se publica esta semana en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Los biólogos demostraron que cuando las células de E. coli carecen de nutrientes, el citoplasma se vuelve más denso a medida que disminuye su volumen, probablemente debido a la pérdida de agua. Al mismo tiempo, el periplasma aumenta de volumen a medida que la membrana interna se separa de la membrana externa.
«Aunque todavía no lo sabemos con certeza, creemos que la célula está concentrando los nutrientes en el citoplasma para que pueda seguir funcionando con el metabolismo a un ritmo elevado», dijo Levin. «Quizás se trata de una adaptación al estilo de vida que cambia constantemente y rápidamente de E. coli , en el que sabe que cada entorno es temporal».
La contracción es reversible, encontraron los científicos. Una vez que transfirieron las bacterias hambrientas a un medio rico en nutrientes, la membrana interna y el citoplasma se expandieron. Las células bacterianas se recuperaron rápidamente de la inanición, especialmente cuando E. coli recibió su fuente de carbono favorita, la glucosa. Y, lo que es más importante, si el sistema Tol-Pal estaba intacto.
El sistema Tol-Pal es una maquinaria celular crítica compuesta de proteínas que conectan la membrana externa con la interna. Pero su función ha sido poco estudiada. A medida que la membrana interna se expande, el sistema Tol-Pal ayuda a reconectarla con la membrana externa, especulan los científicos. Cuando el sistema Tol-Pal estaba ausente, el contenido interno de las células se desangraba.
«Especulamos que Tol-Pal actúa como el deslizador de la cremallera, lo que ayuda a que la membrana interna se cierre en la capa de la membrana externa durante la recuperación», dijo Levin.
¿Qué sucede con las proteínas transmembrana, incrustadas tanto en la membrana interna como en la externa, cuando la membrana interna se separa de la membrana externa? ¿Se destrozan? Levin y sus colegas aún no lo saben y esperan responder a estas preguntas en el futuro.
FUENTE: phys.org
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