Una bacteria recién descrita está sacudiendo lo que significa ser un organismo complejo. El extraño microbio, encontrado por ecologistas japoneses que buscaban plásticos biodegradables, comienza como una sola célula. Pero en lugar de permanecer como una sola célula como la mayoría de los microbios, desarrolla un cuerpo organizado compuesto por cientos de células. Cuando es el momento adecuado, el conglomerado celular dispara una nueva generación de células individuales para comenzar de nuevo este ciclo de vida multicelular, actuando como una planta que crece y produce semillas o como un ser humano que da a luz bebés.
El trabajo «abre una nueva lente para explorar una nueva forma de multicelularidad», dice William Ratcliff, biólogo evolutivo del Instituto de Tecnología de Georgia que no participó en el trabajo.
La aparición de organismos multicelulares fue un avance evolutivo clave para la vida en la Tierra. Permitió que las criaturas desarrollaran células con funciones especializadas, crecieran y explotaran más su entorno. Las plantas y los animales son los ejemplos de libro de texto de la vida multicelular, pero algunos microbios también exhiben algunos aspectos simples del comportamiento grupal. Por ejemplo, los microbios llamados cianobacterias forman cadenas complejas de células. Y bajo estrés, unicelular mixococo Las bacterias se unen para formar un cuerpo fructífero móvil con tallo, lo que les permite moverse en busca de mejores condiciones.
Kouhei Mizuno no estaba buscando más ejemplos de tal complejidad microbiana cuando recolectó una bacteria denominada «HS-3» de una cueva en Kyushu, una isla al sur de Japón hace 17 años. El ecólogo microbiano del Instituto Nacional de Tecnología de Japón y sus colegas habían estado recolectando microbios de ambientes extremos, como aguas termales y cuevas. Esperaban encontrar nuevas enzimas que pudieran usarse para fabricar plástico biodegradable. Cuando cultivó HS-3 en una placa de laboratorio, su inusual brillo iridiscente sugirió que no era un microbio ordinario.
Mizuno y sus colegas descubrieron que una vez que las células HS-3 individuales aterrizaban en una superficie, comenzaban a dividirse en largos filamentos. Estos hilos forman una cadena larga que se pliega (ver video, arriba) y forman una matriz 2D colorida, similar a los cristales líquidos que se encuentran en los teléfonos celulares y otras pantallas electrónicas. No se conoce ningún otro microbio que haga esto. Después de aproximadamente 5 días, la lámina plana comenzó a espesarse a medida que se acumulaba una masa de células opacas en forma de varilla. Cuando se sumergen en agua, estas células salen disparadas del «cuerpo» acumulado del microbio (vea el video a continuación), listo para comenzar una nueva coloniainformó el equipo este mes en eLife. Las células en forma de varilla “me hicieron sentir como si me encontrara con un gusano alienígena en una película de ciencia ficción”, recuerda Mizuno.
A diferencia de otras formas conocidas de bacterias multicelulares, HS-3 no solo tenía diferentes tipos de células; cada tipo tenía una estructura distinta y se formaba en diferentes puntos de su ciclo de vida, como si respondiera a señales ambientales específicas, en este caso, inmersión en agua. Para un microbio, “estos detalles son bastante peculiares”, dice Marco La Fortezza, biólogo evolutivo de ETH Zürich que no participó en el trabajo.
Sin embargo, su estilo de vida sigue una cierta lógica, señala Mizuno: el HS-3 se recogió de una pared sobre un arroyo subterráneo. En esa pared, puede formar su cuerpo y acumular sus células en forma de varilla. Luego, cuando la lluvia hace que la corriente suba y se inunde sobre su cuerpo, estas células se liberan y se dispersan en el medio ambiente.
“Es un tipo de organismo intrigante”, dice Paul Rainey, genetista evolutivo del Instituto Max Planck de Biología Evolutiva. “Me gustaría saber mucho más al respecto”. Pero él y otros no están convencidos de que la multicelularidad de HS-3 esté a la par con un ser humano, un pino o incluso una medusa.
“El término ‘multicelularidad’ no está bien definido”, explica Katrin Hammerschmidt, bióloga evolutiva de la Universidad Christian Albrecht de Kiel, por lo que es difícil decir si HS-3 califica. En su opinión, las células de un verdadero organismo multicelular solo pueden sobrevivir y reproducirse como parte de un organismo más grande, lo que no es el caso del HS-3. Y ella y otros enfatizan que los organismos multicelulares más grandes deben ser sensibles a la selección natural. Por lo tanto, para ella, “La bacteria de las cavernas es otro ejemplo de un procariota con una etapa multicelular transitoria”.
Ratcliff admite que el estado del HS-3 está en el aire. “Hay pluricelulares”, dice, “y [then] está la multicelularidad, donde el grupo de células se convierte en la unidad evolutiva”. Está claro que esta bacteria es multicelular, pero se necesitan más estudios para demostrar su multicelularidad, dicen él, Rainey y Mizuno.
Independientemente, todos los investigadores están de acuerdo en que el descubrimiento de HS-3 proporciona una fuerte evidencia del papel del medio ambiente, en este caso, las inundaciones, en el fomento de la evolución de organismos complejos. «Cuantos más ejemplos diferentes descubrimos y analizamos», dice Hammerschmidt, «más aprendemos sobre el origen y el mantenimiento de la multicelularidad».
