Descubren una bacteria gigante que puede verse a simple vista

Los científicos comparan el hallazgo del enorme y complejo microbio con el descubrimiento de un ser humano tan alto como el Everest.

Por Sanjay Mishra
Publicado 29 jun 2022 08:54 GMT-3
Una concepción artística de la bacteria gigante Thiomargarita magnífica creciendo en hojas sumergidas en un manglar ...

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

Ilustrado por Noémie Erin

Es común pensar que las bacterias son organismos tan pequeños que sólo pueden verse mediante un microscopio. Sin embargo, los científicos descubrieron 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 del mar Caribe. 

El organismo unicelular es tan grande que puede verse a simple vista. No obstante, el tamaño no es el único rasgo sorprendente de este microbio largo y filamentoso; su estructura es 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 bacteria más grande descubierta hasta la fecha. Es 50 veces más grande que la bacteria que presumía el récord anterior. 

Derecha: Abajo:

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

FOTOGRAFÍAS DE 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 hallada, (que tiene aproximadamente la forma y el tamaño de una pestaña) es una sola célula bacteriana

"Entender que una bacteria filamentosa de ese tamaño es, en realidad, una sola bacteria fue asombroso", afirma a National Geographic, Jean-Marie Volland, biólogo marino del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Estados Unidos) y quien dirigió la investigación.

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 conferencia de prensa, Vollard contó que "descubrir esta bacteria es como encontrar un ser humano que sea tan alto como el Monte Everest (Asia)".

"El descubrimiento de esta nueva bacteria nos hace apreciar la increíble diversidad del mundo microbiano y las intrincadas adaptaciones estructurales y genómicas que permite el crecimiento hacia tamaños celulares que nadie espera", reconoce Andreas Teske, biólogo marino de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill (Estados Unidos). El especialista co-descubrió el récord anterior proveniente de la especie Thiomargarita namibiensis.

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

La Thiomargarita magnifica junto a una moneda de 10 centavos de dólar.

Fotografía de Tomas Tyml

Características de la bacteria gigante del mar Caribe

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 superior.

A Petra Anne Levin, microbióloga de la Universidad de Washington de St. Louis (Estados Unidos), quien tampoco participó en el hallazgo, no le sorprende su tamaño. "La lección principal es que no debemos subestimar a las bacterias como organismos simples, porque esa definición resulta anticuada", asegura. "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.

Este organismo recién caracterizado fue visto 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", repasa.

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 análisis originarios insinuaron que estos microbios probablemente pertenecían a la familia de las bacterias gigantes Thiomargarita. "Pero no estábamos tan seguros de ello", dice Gros.

Volland, quien 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 con 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  para todos que lo que teníamos enfrente era una gran bacteria, y que era una sola célula", detalla Date. Sin embargo, 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 subacuáticas y superficiales de los sitios de muestreo entre los manglares del archipiélago de Guadalupe en el Caribe francés entre abril y mayo de 2022.

Fotografía de Pierre Yves Pascal

Fotografías aéreas que muestran los manglares del archipiélago de Guadalupe del Caribe francés entre abril y mayo de 2022.

Fotografía de Hugo Bret

Cuáles son los límites de tamaño de las bacterias

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 múltiples 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 tratamos de definir límites y decimos, está bien, las bacterias no pueden alcanzar este o aquel tamaño, debido a ciertos límites teóricos", sostiene 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.

Vea este video acerca de las células: 

Mira cómo se crea vida a partir de una célula
Por primera vez, un grupo de científicos ha creado una hoja de ruta que muestra cómo se desarrollan los organismos a partir de una sola célula. Publicado originalmente el 3 de mayo de 2018.

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. Hacer esto permitirá a los científicos entender cómo se reproduce y cómo mantiene su gran reserva de material genético.

"Estos descubrimientos acercan a la gente y llaman su atención”, 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: “¿podría ser este un nuevo tipo de Thiomargarita?".

Las bacterias no tienen una organización tan compleja con tantos compartimentos como los organismos eucariotas, compara 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, utilizar azúcares, crecer en todo tipo de sustratos, comunicarse, hacer señalizaciones, todo tipo de mecanismos complejos; también son capaces de comportarse socialmente y, algunas de ellas, tener ciclos de vida complejos. Así que no es cierto que las bacterias sean simples y los eucariotas complejos".

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