Una bacteria gigante muestra un metabolismo desconocido

Los investigadores han secuenciado el genoma de una misteriosa especie de bacteria gigante, que puede verse sin microscopio: descubrieron características en su metabolismo nunca antes vistas en otro organismo vivo. Además de su tamaño, ha asombrado a los científicos su forma de reproducción y su manera de satisfacer sus necesidades básicas, entre otros aspectos.

Un equipo de científicos de la Universidad de Cornell y del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, en Estados Unidos, describen por primera vez en un nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), el genoma completo de una especie de bacterias gigantes, a la que bautizaron Epulopiscium viviparus.

Un gigante en el universo de las bacterias

Mientras la mayoría de las bacterias son unicelulares y diminutas, con un tamaño de alrededor de una diezmilésima de centímetro de largo, las bacterias de la familia Epulopiscium son lo suficientemente grandes como para ser apreciadas a simple vista: superan en un millón de veces el volumen de sus primas más conocidas, la bacteria Escherichia coli.

Ahora, un grupo de investigadores ha logrado descifrar el 100% del genoma de estas enormes bacterias, obteniendo sorprendentes resultados en cuanto a su metabolismo y otras cuestiones, que las convierten en organismos únicos dentro del amplio espectro de la vida en la Tierra. “Esta increíble bacteria gigante es única e interesante en muchos sentidos: su enorme tamaño, su modo de reproducción o los métodos mediante los cuales satisface sus necesidades metabólicas son llamativos”, indicó en una nota de prensa la científica Esther Angert, autora principal del nuevo estudio.

Según la especialista, revelar el potencial genómico de este organismo es de vital importancia para la ciencia por diversas razones. Vale recordar que el primer miembro de la familia Epulopiscium fue descubierto en 1985. Todas las variedades de esta especie viven simbióticamente dentro del tracto intestinal de algunos peces, en ambientes de arrecifes de coral marinos tropicales, como por ejemplo la Gran Barrera de Coral y el Mar Rojo.

En principio, los científicos creyeron que se trataba de algún tipo diferente de protozoo, en función de su gran tamaño. Aunque la mayoría de las bacterias se reproducen dividiéndose por la mitad para crear dos descendientes, Epulopiscium viviparus es capaz de crear hasta 12 copias de sí misma, que crecen dentro de una célula madre y luego se liberan. Las copias nacen completamente activas y nadando desde un primer momento.

Células de E. viviparus nadando en un portaobjetos de microscopio inmediatamente después de su extracción del intestino de un pez. Son visibles tanto las células estacionarias como las que se mueven rápidamente junto con los escombros. Créditos: Sannino et al., PNAS, 2023/Science Alert/YouTube.

Reproducción y metabolismo: grandes sorpresas

Por otro lado, los investigadores estaban especialmente interesados en descubrir cómo Epulopiscium viviparus satisface sus necesidades metabólicas. Las bacterias que se alimentan de los nutrientes de su entorno, en lugar de crear su propia energía a partir de la luz solar, habitualmente se dividen en dos variedades: aquellas que tienen acceso al oxígeno y las que no pueden obtener este elemento. Al no disponer de oxígeno, las bacterias generalmente utilizan la fermentación para extraer energía, aunque en general los organismos fermentadores no obtienen tanto beneficio de los nutrientes.

Los investigadores comprobaron que Epulopiscium viviparus es una bacteria fermentadora, abriendo un nuevo enigma: ¿cómo hace entonces para alcanzar su enorme tamaño, concretar su reproducción múltiple y extrema y obtener su capacidad para nadar con un acceso mínimo a la energía?

Los científicos descubrieron que esta bacteria gigante ha modificado su metabolismo para aprovechar al máximo su entorno, empleando un método extraño para producir energía y moverse. Revelaron que dedican una enorme cantidad de su código genético para producir enzimas, que puedan recolectar los nutrientes disponibles en el intestino de su huésped.

Además, una membrana plegable se extiende a lo largo del borde exterior de Epulopiscium viviparus, proporcionando un espacio importante para las proteínas productoras y transportadoras de energía, con algunas similitudes sorprendentes con el funcionamiento de las mitocondrias en las células de organismos más complejos.

Referencia

The exceptional form and function of the giant bacterium Ca. Epulopiscium viviparus revolves around its sodium motive force. David R. Sannino et al. PNAS (2023). DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2306160120