estoy nervioso Adivinanza: ¿Los gérmenes están vivos o muertos?
El biólogo de la Universidad de California en San Diego, Gurul Sol, no lo culpará si vota para morir: «No hay nada que descubrir: no hay latidos del corazón, no hay expresión genética. No está pasando nada», dice.
Pero las esporas en realidad pueden estar latentes, en un estado profundo de animación suspendida destinada a sobrevivir a condiciones duras que pueden durar millones de años, hasta que la espora se despierte, como un zombi, y esté lista para crecer. Durante años, las preguntas sobre cómo las esporas saben cuándo revivir y cómo lo hacen realmente han sido preguntas abiertas. papel nuevo en Ciencias El grupo de Süel ayudó a llenar esos espacios en blanco, y la respuesta podría tener ramificaciones para todo, desde la búsqueda de vida en otros planetas hasta formas de combatir gérmenes peligrosos, como los que causan enfermedades transmitidas por los alimentos.
Las esporas suelen ser células individuales con tripas apretadas que pueden formar nuevos organismos. Si bien muchas plantas las producen para esparcir sus semillas, la bacteria también puede formar esporas durante períodos de temperaturas extremas, sequía o deficiencia de nutrientes. Luego, la célula de esporas esencialmente se abre camino a través de los tiempos difíciles.
El grupo de Soil estaba fascinado por el concepto de una célula «en su mayoría muerta» que revive cuando el entorno circundante se vuelve más propicio para la supervivencia. “Estaba claro cómo las esporas vuelven a la vida si les arrojas un montón de cosas buenas”, dice Sowell, como grandes cantidades de nutrientes. Asimismo, cuando el ambiente es demasiado hostil (por ejemplo, en ausencia de agua), las esporas simplemente no germinarán. Pero el equipo se dio cuenta de que la mayoría de los entornos no son en blanco y negro. Por ejemplo, las señales «buenas», como la presencia del nutriente L-alanina, pueden aparecer de forma intermitente y luego desaparecer. ¿Sería capaz la espora durmiente de sentir y procesar una pista tan sutil?
Obtener una lectura precisa de su entorno es importante para los gérmenes, ya que sería una pérdida de energía necesaria para despertarse y germinar en un entorno hostil. Esto puede impedir el crecimiento exitoso, o incluso la muerte. «Tienes que volver a la vida en un buen momento, o vas a deshacerte de tu dulce sueño», dice Kaito Kikuchi, ex alumno del laboratorio de Soil y coautor del estudio. «Quieres asegurarte de deshacerte de tu equipo de protección cuando el ambiente sea lo suficientemente bueno y solo cuando lo sea».
Primero, los científicos necesitaban determinar los procesos biológicos que los gérmenes podrían usar mientras hibernan. Estos procesos no pueden utilizar ATP (trifosfato de adenosina, energía celular) ni depender del metabolismo celular (p. ej., descomposición de azúcares), ya que estos mecanismos se desactivan durante la latencia.
Pero los investigadores plantearon la hipótesis de que había un método alternativo: las esporas podrían detectar pequeños cambios acumulativos en su entorno, hasta que acumulen suficientes señales para activar algún tipo de alarma de despertador. El mecanismo que provocaría estos cambios es el movimiento de iones fuera de la célula, específicamente, iones de potasio.
Estos movimientos pueden desencadenarse por señales ambientales positivas, como la presencia de nutrientes. Cuando los iones salen de la célula gracias al transporte pasivo, se genera una diferencia en la concentración de potasio dentro de la célula versus fuera de la célula. Esta diferencia de concentración permite que las esporas almacenen energía potencial. Con el tiempo, a medida que la espora continúa sintiendo más señales positivas, más iones saldrán de la célula. Esto también provocará una caída similar en los niveles de potasio, sin los iones. Eventualmente, el contenido de potasio de la espora disminuirá hasta cierto punto, lo que indica que es seguro que la célula se despierte. Esto conduciría a la reanimación y la germinación.
En otras palabras, dice Sowell, la espora funciona esencialmente de manera similar a un condensador o dispositivo que transporta energía eléctrica. “Un capacitor es esencialmente un aislante que separa el gradiente de concentración de cargas”, dice. «Realmente puedes almacenar mucha energía de esta manera, porque la membrana celular es muy delgada».
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