La mayor bacteria jamás descubierta puede verse a simple vista

Para los científicos, encontrar el enorme y extrañamente complejo microbio es como "encontrarse con un ser humano tan alto como el Everest".

Por Sanjay Mishra
Publicado 24 jun 2022, 9:25 CEST
Una concepción artística de la bacteria gigante Thiomargarita magnifica creciendo en hojas sumergidas en un manglar ...

Una concepción artística de la bacteria gigante Thiomargarita magnifica creciendo en hojas sumergidas en un manglar del Caribe

Fotografía de Illustration by Noémie Erin

Solemos pensar que las bacterias son organismos tan pequeños que sólo pueden verse a través de un microscopio. Pero los científicos han descubierto una gigantesca bacteria blanca que acecha en las hojas en descomposición de las aguas salobres de un manglar rojo de Guadalupe, en las Antillas Menores.

Es tan grande que puede verse fácilmente a simple vista. Pero el tamaño no es el único rasgo sorprendente de este microbio largo y filamentoso; tiene una estructura más compleja que cualquier otra bacteria descubierta anteriormente y, a diferencia de la mayoría, almacena su ADN en pequeños paquetes ordenados.

Izquierda: Arriba:

Filamentos de Thiomargarita magnifica, la mayor bacteria descubierta hasta la fecha. Es 50 veces mayor que la anterior bacteria que ostentaba el récord.

Fotografía de Jean-Marie Volland
Derecha: Abajo:

Thiomargarita magnifica fue descubierta en los manglares del Caribe francés y pertenece al género Thiomargarita.

Fotografía de Image by Jean-Marie Volland

Las bacterias gigantes descubiertas anteriormente, algunas de las cuales también pueden formar filamentos de centímetros de largo, están compuestas por cientos o miles de células. Pero la nueva bacteria descubierta, que tiene aproximadamente la forma y el tamaño de una pestaña, es una sola célula bacteriana. "Darse cuenta de que una bacteria filamentosa de ese tamaño es, en realidad, una sola bacteria fue un momento de asombro", dice Jean-Marie Volland, biólogo marino del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Estados Unidos) que dirigió la investigación, en una entrevista con National Geographic.

Los científicos han bautizado al microbio como Thiomargarita magnifica por su tamaño y por las perlas de azufre que se encuentran en el interior de la célula. T. magnifica no sólo es más de 1000 veces mayor que una bacteria típica, sino que también es más larga que muchos animales pluricelulares, como las moscas de la fruta. En una conferencia de prensa el martes, Vollard dijo que "descubrir esta bacteria es como encontrar un ser humano que sea tan alto como el Everest".

"El descubrimiento de esta nueva bacteria Thiomargarita nos hace apreciar la increíble diversidad del mundo microbiano, y las intrincadas adaptaciones estructurales y genómicas de las bacterias que les permiten crecer hacia tamaños celulares que nadie hubiera esperado", afirma Andreas Teske, biólogo marino de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill (Estados Unidos). Teske codescubrió el anterior récord de tamaño, Thiomargarita namibiensis.

Se trata de un ejemplo impresionante de que las bacterias son mucho más complejas, organizadas y versátiles de lo que esperamos, afirma Chris Greening, microbiólogo de la Universidad de Monash (Australia), que no participó en el descubrimiento. "Las bacterias siguen desafiando las descripciones de los libros de texto sobre ellas".

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Thiomargarita magnifica junto a una moneda de diez centavos de dólar.

Fotografía de Tomas Tyml

Las bacterias no son simples 

En 1999, Teske y otros científicos descubrieron una bacteria sorprendentemente grande a la que llamaron Thiomargarita namibiensis, o la "Perla del Azufre de Namibia". Hasta ahora, esa bacteria (que crece como una cadena de cuentas blancas que a veces alcanza el tamaño de tres cuartos de milímetro y es lo suficientemente grande como para ser visible a simple vista) ostentaba el récord de la bacteria más grande. Pero la bacteria del Caribe es más de 50 veces mayor.

A Petra Anne Levin, microbióloga de la Universidad de Washington en San Luis (Estados Unidos), que no participó en el descubrimiento, no le sorprende su tamaño. "La lección principal es que no debemos subestimar a las bacterias como organismos simples, porque esa definición está anticuada", afirma. "Las bacterias son infinitamente adaptables y deberíamos esperar verlas en una amplia variedad de tamaños".

Las bacterias pertenecen a la rama de la vida denominada procariotas, que son los seres vivos más básicos. A menudo se describen, aunque no con exactitud, como un saco de enzimas rodeado de una sola membrana. Lo que diferencia a las células procariotas bacterianas de las eucariotas (que incluyen a las células animales, vegetales y fúngicas) es que no tienen núcleo, que es un compartimento separado donde se aloja el ADN, explica Danny Ionescu, microbiólogo acuático del Instituto Leibniz de Ecología de Aguas Dulces y Pesca Continental de Alemania. "Hay muchas otras diferencias fisiológicas funcionales, pero ésta es la que las diferencia de las eucariotas, como nosotros".

La bacteria recién descubierta desafía esta definición porque empaqueta su material genético en compartimentos rodeados de membranas que se asemejan a un núcleo primitivo.

Esta bacteria recién caracterizada fue vista por primera vez por Olivier Gros, biólogo de manglares de la Universidad de las Antillas Francesas en Guadalupe. "Paso mucho tiempo en el agua observando diferentes cosas en los sedimentos de los manglares. Una vez vi estos largos filamentos blancos, así que los recogí por curiosidad", dice.

Los científicos del laboratorio de Gros intentaron caracterizar estos filamentos, que en un principio pensaron que eran un hongo o algún otro organismo multicelular. Pero sus primeros análisis insinuaron que estos microbios probablemente pertenecían a la familia de las bacterias gigantes Thiomargarita. "Pero no estábamos tan seguros de ello", dice Gros.

Volland, que fue becario postdoctoral en el laboratorio de Gros, se unió a Shailesh Date, fundador y director ejecutivo del Laboratorio de Investigación en Sistemas Complejos de Menlo Park (Estados Unidos), para continuar la búsqueda de la caracterización de este extraño espécimen. El laboratorio de Date es una corporación sin ánimo de lucro que se asocia con instituciones académicas para la investigación transdisciplinar.

"Fue muy evidente de inmediato para todos que lo que teníamos era una gran bacteria, y que era una sola célula", dice Date. Pero el reto consistía en averiguar qué más había de especial en el microbio. Utilizando una serie de técnicas de biología molecular, Volland, Date y sus colegas crearon fotografías tridimensionales de gran aumento de estos largos especímenes. Eso les permitió ver cada una de estas células supergrandes que formaban un filamento.

Vistas submarinas y de superficie de los lugares de muestreo entre los manglares del archipiélago de Guadalupe, en el Caribe francés, abril-mayo de 2022.

Fotografía de Pierre Yves Pascal

Fotografías aéreas que muestran los manglares del archipiélago de Guadalupe del Caribe francés en Apirl-mayo de 2022.

Fotografía de Hugo Bret

Límites de tamaño

Durante mucho tiempo se pensó que las células bacterianas no podían hacerse muy grandes por razones que se reducen a la física básica. Por ejemplo, cuanto más grande se hace una célula, mayor es la superficie necesaria para absorber los nutrientes y la energía necesarios para sostener un organismo tan grande.

"Esta bacteria rompe estas reglas al tener una organización sofisticada similar a la de las células animales y vegetales más avanzadas", afirma Greening.

El equipo de Vollard demuestra que la estructura de la bacteria está subdividida en numerosos compartimentos que realizan diferentes funciones y aumentan drásticamente las superficies disponibles. Esta complejidad puede ayudar al organismo a superar los límites previstos para el tamaño de la célula bacteriana.

"Los científicos intentamos definir los límites y decir, vale, las bacterias no pueden alcanzar este o aquel tamaño, debido a ciertos límites teóricos", dice Ionescu. "Pero, aparentemente, las bacterias no leen nuestros libros de texto".

La nueva bacteria almacena su ADN en compartimentos unidos a la membrana que los científicos han denominado "pepinos" porque se parecen a las pepitas, las pequeñas semillas de frutas como la sandía.

La estructura de estos pepinos difumina aún más las distinciones entre las células bacterianas y las eucariotas, ya que la separación del material genético de todo lo demás en las células permite un control más sofisticado y una mayor complejidad, afirma Greening.

La Thiomargarita magnifica también es única porque, aunque todos los gigantes bacterianos llevan múltiples copias de sus genomas, ésta lleva más de 700 000 copias de su plan genético en una sola célula.

Esta bacteria nos ayudará a averiguar por qué los genomas eucariotas, como los de las células animales y vegetales, se han hecho cada vez más grandes, escribieron en un correo electrónico Yoichi Kamagata y Hideyuki Tamaki, del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada de Japón.

Mientras Vollard y sus colegas examinan los especímenes recogidos en los manglares, su próximo objetivo es cultivar la bacteria en el laboratorio. Cultivarla en un laboratorio permitirá a los científicos entender cómo se reproduce y cómo mantiene su gran reserva de material genético.

"Los descubrimientos llegan a que la gente acerquen más en ellos y se fija en ellos", dice Teske. "La T. magnifica ha estado escondida a la vista en un hábitat costero muy común, esperando a que un microbiólogo se detenga y se pregunte: 'Oye, ¿podría ser este un nuevo tipo de Thiomargarita?".

Las bacterias no tienen una organización tan compleja con tantos compartimentos como los eucariotas, dice Vollard. "No forman tejidos que se organizan en órganos para formar organismos complejos". Pero señala que "son mucho más complejos en términos de bioquímica. Pueden fijar el carbono, pueden utilizar azúcares, pueden crecer en todo tipo de sustratos, pueden comunicarse, pueden hacer señalizaciones, todo tipo de mecanismos complejos, también son capaces de comportarse socialmente y algunas de ellas tienen ciclos de vida complejos. Así que no es cierto que las bacterias sean simples y los eucariotas complejos".

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.

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