Hace ya m\u00e1s de 150 a\u00f1os que los bi\u00f3logos describieron por primera vez las esporas bacterianas (bacterias durmientes, inertes y encerradas en una c\u00e1psula protectora) y desde entonces se han preguntado c\u00f3mo consiguen, incluso despu\u00e9s de varias d\u00e9cadas en ese estado, volver de nuevo a la vida. Y ahora, un equipo de investigadores de la Escuela de Medicina de Harvard ha descubierto un ‘sensor celular’ que permite a las bacterias detectar la presencia de nutrientes en su entorno y, con el sustento garantizado, hacer que vuelvan r\u00e1pidamente a la vida. El trabajo se publica esta misma semana en ‘ Science ‘. Seg\u00fan se explica en el art\u00edculo, estos sensores funcionan como ‘canales’ a trav\u00e9s de la membrana celular y permanecen cerrados durante el periodo de inactividad de la bacteria, pero se abren de inmediato al detectar posibles alimentos. Una vez abiertos, los canales permiten que los iones cargados el\u00e9ctricamente fluyan a trav\u00e9s de la membrana, poniendo en marcha el desprendimiento de las capas protectoras de las esporas y ‘reiniciando’ los procesos metab\u00f3licos de la bacteria despu\u00e9s de a\u00f1os, o incluso siglos, de latencia. El hallazgo podr\u00eda ayudar a poner a punto estrategias para evitar que las bacterias m\u00e1s peligrosas , que causan un gran n\u00famero de enfermedades, vuelvan a la vida tras permanecer inactivas durante largos periodos de tiempo, evitando as\u00ed nuevos brotes e incluso pandemias. \u00abEste descubrimiento -asegura David Rudner, autor principal del estudio- resuelve un rompecabezas que tiene m\u00e1s de un siglo. \u00bfC\u00f3mo detectan las bacterias los cambios en su entorno y toman medidas para salir de la inactividad cuando sus sistemas est\u00e1n casi completamente apagados dentro de una vaina protectora?\u00bb. Una estrategia elaborada Para sobrevivir en condiciones ambientales adversas, muchas bacterias adoptan una elaborada estrategia: entran en estado latente, poniendo ‘en pausa’ todos sus procesos biol\u00f3gicos, y se rodean con una s\u00f3lida armadura protectora, una espora. Estas mini fortalezas biol\u00f3gicamente inertes permiten que las bacterias superen los per\u00edodos de hambruna y se protejan de los estragos del calor extremo, los per\u00edodos secos, la radiaci\u00f3n ultravioleta, los productos qu\u00edmicos agresivos o incluso de los tratamientos con antibi\u00f3ticos. Durante m\u00e1s de un siglo, los cient\u00edficos saben que cuando las esporas detectan nutrientes en su entorno, se despojan r\u00e1pidamente de sus ‘armaduras’ y vuelven a encender sus motores metab\u00f3licos. Y aunque el sensor que les permite detectar nutrientes se descubri\u00f3 hace casi 50 a\u00f1os, los medios para enviar la se\u00f1al de alerta y c\u00f3mo esa se\u00f1al desencadena la reactivaci\u00f3n bacteriana segu\u00eda siendo un misterio. Normalmente, el proceso de se\u00f1alizaci\u00f3n celular, gracias al que se desencadenan las m\u00e1s diversas reacciones, se basa en la actividad metab\u00f3lica y, a menudo, involucra genes que codifican prote\u00ednas que a su vez producen mol\u00e9culas de se\u00f1alizaci\u00f3n espec\u00edficas. Pero cuando una bacteria est\u00e1 inactiva, todos estos procesos se interrumpen. \u00bfC\u00f3mo pueden entonces las bacterias ‘durmientes’ generar una se\u00f1al que las induzca a despertarse? En este estudio, Rudner y su equipo descubrieron que el sensor de nutrientes en s\u00ed se ensambla en un conducto que abre la celda para que vuelva a funcionar. En respuesta a los nutrientes, el conducto se abre, permitiendo que los iones escapen del interior de la espora. Esto inicia una cascada de reacciones que permiten que la c\u00e9lula latente se desprenda de su armadura protectora y reanude plenamente su actividad. Una investigaci\u00f3n compleja Los investigadores utilizaron m\u00faltiples v\u00edas para desentra\u00f1ar paso a paso el hasta ahora inexplicable proceso de ‘resurrecci\u00f3n’. Desplegaron herramientas de inteligencia artificial para predecir la estructura del complejo sensor intrincadamente plegado, una estructura formada por cinco copias de la misma prote\u00edna sensora. Aplicaron despu\u00e9s el aprendizaje autom\u00e1tico para identificar las interacciones entre las subunidades que componen el canal. Y tambi\u00e9n usaron t\u00e9cnicas de edici\u00f3n de genes para inducir a las bacterias a producir sensores mutantes, como una forma de probar si se cumplen, o no, las predicciones basadas en computadora en las c\u00e9lulas vivas. \u00abLo que me encanta de la ciencia – dice Rudner- es cuando haces un descubrimiento y de repente todas estas observaciones dispares y sin sentido aparente encajan. Es como si estuvieras resolviendo un rompecabezas, encuentras d\u00f3nde va una pieza y de repente puedes encajar seis piezas m\u00e1s muy r\u00e1pidamente\u00bb. Rudner describe este descubrimiento como una serie de observaciones confusas que fueron tomando forma lentamente, gracias a un equipo de investigadores con diversas perspectivas que trabajaron juntos y bien coordinados. En el camino, recuerda el cient\u00edfico, el equipo hizo observaciones sorprendentes que los confundieron, pistas que suger\u00edan respuestas que no parec\u00edan tener la posibilidad de ser ciertas. Uniendo las piezas Una de las primeras pistas surgi\u00f3 cuando Yongqiang Gao, investigador en el laboratorio de Rudner, llevaba a cabo una serie de experimentos con el microbio Bacillus subtilis , que normalmente vive en el suelo y que es un ‘primo’ de la bacteria que causa el \u00e1ntrax. Gao introdujo genes de otras bacterias que forman esporas en B. subtilis para explorar la idea de que las prote\u00ednas no coincidentes interfieren con la germinaci\u00f3n. Pero para su sorpresa, descubri\u00f3 que, en algunos casos, las esporas bacterianas se despertaban sin problemas con un conjunto de prote\u00ednas de una bacteria s\u00f3lo lejanamente relacionada. Lior Artzi, otro de los investigadores del laboratorio, ide\u00f3 una explicaci\u00f3n para el hallazgo de Gao. \u00bfY si el sensor fuera una especie de receptor que act\u00faa como una puerta cerrada hasta que detecta una se\u00f1al, en este caso un nutriente como un az\u00facar o un amino\u00e1cido? Una vez que el sensor se une al nutriente, la puerta se abre y permite que los iones fluyan fuera de la espora. Al principio, Rudner se mostr\u00f3 esc\u00e9ptico sobre esta hip\u00f3tesis porque el receptor no ten\u00eda casi ninguna de las caracter\u00edsticas de un canal i\u00f3nico. Pero Artzi insisti\u00f3, argumentando que el sensor podr\u00eda estar compuesto por m\u00faltiples copias, trabajando juntas en una estructura m\u00e1s compleja. Jeremy Among Otro de los investigadores y uno de los primeros en adoptar la herramienta de IA AlphaFold , que puede predecir la estructura de prote\u00ednas y complejos de prote\u00ednas, tambi\u00e9n estaba estudiando la germinaci\u00f3n de esporas y contaba con todo lo necesario para investigar el sensor de nutrientes. Dicho y hecho, la herramienta predijo que una subunidad particular del receptor se ensambla en un anillo de cinco unidades conocido como pent\u00e1mero. La estructura predicha inclu\u00eda un canal en el medio que permit\u00eda a los iones atravesar la membrana de la espora. La predicci\u00f3n de la herramienta de IA era justo lo que Artzi hab\u00eda sospechado. Implicaciones para la salud Seg\u00fan Rudner, comprender c\u00f3mo las bacterias latentes vuelven a la vida no es solo un rompecabezas intelectualmente tentador, sino que tiene importantes implicaciones para la salud humana. Muchas bacterias capaces de entrar en letargo profundo durante largos per\u00edodos de tiempo son, en efecto, pat\u00f3genos muy peligrosos, incluso mortales: la forma blanca en polvo del \u00e1ntrax, sin ir m\u00e1s lejos, est\u00e1 compuesta de esporas bacterianas. Otro pat\u00f3geno peligroso capaz de formar esporas es Clostridioides difficile , que causa diarrea y colitis potencialmente mortales. La enfermedad causada por esta bacteria generalmente ocurre despu\u00e9s del uso de antibi\u00f3ticos que matan muchas bacterias intestinales, pero que resultan in\u00fatiles contra las esporas latentes. Por eso, despu\u00e9s del tratamiento, C. difficile despierta de su letargo y florece, a menudo con consecuencias catastr\u00f3ficas. La erradicaci\u00f3n de las esporas constituye tambi\u00e9n un importante desaf\u00edo en las plantas de procesamiento de alimentos, porque las bacterias latentes pueden resistir la esterilizaci\u00f3n gracias a su armadura protectora. Y si la esterilizaci\u00f3n no tiene \u00e9xito, la germinaci\u00f3n y el crecimiento pueden causar enfermedades graves transmitidas por los alimentos, adem\u00e1s de cuantiosas p\u00e9rdidas econ\u00f3micas. M\u00c1S INFORMACI\u00d3N noticia No Esta es la primera imagen de un agujero negro y su chorro de energ\u00eda noticia No Webb consigue, por primera vez, observar el nacimiento de lo que hoy es un gigantesco c\u00famulo gal\u00e1ctico Por eso, comprender c\u00f3mo las esporas detectan los nutrientes y consiguen salir r\u00e1pidamente de su inactividad puede permitir a los investigadores desarrollar estrategias que permitan, por ejemplo, esterilizar bacterias o bloquear su germinaci\u00f3n, manteni\u00e9ndolas atrapadas dentro de sus caparazones protectores e incapaces, por lo tanto, de crecer, reproducirse contaminar alimentos o causar enfermedades.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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