En condiciones de laboratorio, muchas bacterias comunes se reproducen y se dividen en mitades simétricas. Sin embargo, en el mundo real con recursos limitados, las condiciones no siempre son ideales para este tipo de crecimiento cuidadosamente planificado.
Un nuevo estudio realizado por científicos de la Universidad de Chicago muestra cómo las cianobacterias bacterias que producen energía a través de la fotosíntesis como las plantas cambian la forma en que crecen y se dividen en respuesta a diferentes niveles de luz. Con condiciones de luz típicas, las células permanecen relativamente cortasy se dividen simétricamente. Pero a medida que la luz se atenúa, las células crecen más y se dividen de manera desigual, lo que da como resultado dos células hijas de diferentes longitudes. Los investigadores creen que esta puede ser una estrategia de supervivencia que evolucionó para ayudar a estas bacterias a sobrevivir en condiciones menos que ideales.
"En el mundo real, la mayoría de las bacterias viven en condiciones de crecimiento limitado y deficientes en nutrientes y solo obtienen una bocanada ocasional de algo que pueden comer", dijo Michael Rust, PhD, profesor asociado de genética molecular, biología celular y física., y autor principal del estudio. "Probablemente, lo que la evolución está seleccionando es la capacidad de tolerar el hambre durante mucho tiempo y utilizar esos recursos raros de la manera más eficiente posible".
En el nuevo estudio, que aparece como artículo de portada en el último número de sistemas celulares , Rust y Yi Liao, PhD, un investigador postdoctoral en su laboratorio, utilizaron imágenes de lapso de tiempo para rastrear la división celular en Synechococcus elongatus, una cianobacteria con forma de varilla. Los investigadores vieron que en condiciones de luz tenue, lo que causa estrés en las célulasAl limitar su fuente de energía, las células de S. elongatus crecen más de lo habitual. Cuando las luces se vuelven a encender, las células de menos de ocho micrómetros aún se dividen simétricamente, pero por encima de esta longitud las divisiones se vuelven desiguales, produciendo típicamente una hija pequeña aproximadamente y uno más largo.
En muchas bacterias, la posición en la que una célula madre se divide en dos está controlada por algo llamado sistema Min, un grupo de proteínas que se mueve dentro de la célula. En una célula corta típica, una de las proteínas, MinC, se acumula enun extremo y luego cada pocos minutos se mueve hacia el extremo opuesto. A medida que rebotan hacia adelante y hacia atrás, las proteínas MinC pasan más tiempo en los extremos y menos en la mitad de la celda, como apretar un globo de agua en el medio y moverlo hacia adelante y hacia atrásDado que MinC inhibe la división celular, esta oscilación crea una especie de punto débil en el medio donde la célula puede dividirse.
Para ver si el sistema Min también es responsable de las divisiones asimétricas que se observan en células más largas, Liao y Rust marcaron la proteína MinC con un marcador fluorescente que les permite seguir sus movimientos. Descubrieron que el sistema Min exhibe diferentes patrones dependiendo de la célula.Las proteínas mantuvieron un patrón oscilatorio característico de ida y vuelta en las células cortas, pero formaron una variedad de patrones dinámicos en las células más largas, incluidas las oscilaciones multibanda, las ondas viajeras y otros patrones más complejos.Estos patrones en las células largas, siempre se veía una región sin MinC a unos tres micrómetros del final de la célula, lo que permite que las células se dividan fuera del centro y produzcan una hija pequeña de un tamaño específico.
"Creemos que los patrones cambian porque es geométricamente sensible, por lo que puede adaptarse a un tamaño de celda cambiante", dijo Liao. "La capacidad de formar estos patrones diferentes permite que tanto las células más cortas se dividan simétricamente como las más largas para producir células hijas cortas. "
Rust y Liao dijeron que no están seguros de por qué las bacterias se dividen en diferentes longitudes en condiciones estresantes o si una longitud proporciona una ventaja sobre otra. Podría ser que las células más pequeñas puedan maniobrar mejor para encontrar recursos. Alargarse a sí mismas podría dar alla célula tiene más superficie para absorber la luz en condiciones de poca luz. Incluso hay evidencia de que la longitud es un mecanismo de defensa para los patógenos, porque es más difícil para una célula inmunitaria engullir una célula bacteriana realmente larga.
De cualquier manera, Rust dijo que comprender cómo crecen y se dividen las bacterias en condiciones del mundo real podría ayudar a las estrategias para el uso de antibióticos. Por ejemplo, es posible que las células necesiten tener una cierta longitud para poder infectar a alguien, o simplemente se alargan y not dividir como una forma de sobrellevar los tiempos difíciles. Los investigadores podrían usar esto para su ventaja y diseñar formas de interferir con el sistema Min e interrumpir los trucos de las bacterias para sobrevivir.
"Existe todo este mundo oculto de la biología de las condiciones subóptimas", dijo Rust. "Podemos entender cómo los organismos están creciendo y prosperando en circunstancias difíciles que pueden revelar nuevas reglas de cómo se comporta la vida".
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Materiales proporcionados por Centro médico de la Universidad de Chicago . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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