La espeluznante ciencia de cómo las esporas de los muertos vivientes cobran vida

Aquí hay uno espeluznante enigma: ¿la espora está viva o muerta?

Gyrol Sewell, biólogo de la Universidad de California en San Diego, no lo culparía si votara por la muerte: “No hay nada que detectar: ​​ningún latido del corazón, ninguna expresión genética. No pasa nada”, dice.

Pero una espora en realidad puede estar inactiva, en un profundo estado de animación suspendida, diseñada para sobrevivir en condiciones inhóspitas que pueden durar millones de años, hasta el día en que la espora "despierta", como un zombi, lista para crecer. Se han descubierto preguntas sobre cómo las esporas saben cuándo resucitar y cómo lo hacen realmente. Ciencias del grupo de Süel ha ayudado a llenar esos espacios en blanco, y la respuesta podría tener ramificaciones para todo, desde la búsqueda de vida en otros planetas hasta métodos para combatir esporas peligrosas, como las que causan enfermedades transmitidas por los alimentos.

Las esporas suelen ser células individuales con un interior muy compacto que puede dar lugar a nuevos organismos. Si bien muchas plantas las producen para esparcir sus semillas, las bacterias también pueden formar esporas durante períodos de temperaturas extremas, sequía o deficiencia de nutrientes. La célula de esporas esencialmente hiberna a través de tiempos difíciles.

El grupo de Süel estaba intrigado por el concepto de una célula "casi muerta" que se revive a sí misma cuando el entorno se vuelve más favorable para la supervivencia. "Estaba claro cómo las esporas vuelven a la vida si les arrojas un montón de cosas buenas", como grandes cantidades de nutrientes, dice Süel. De manera similar, cuando el ambiente es extremadamente hostil (por ejemplo, si no hay agua disponible), las esporas simplemente no germinarán. Pero la mayoría de los entornos, se dio cuenta el equipo, no son tan blancos o negros. Por ejemplo, las señales "buenas", como la presencia del nutriente L-alanina, pueden aparecer de forma intermitente y luego desaparecer. ¿Sería capaz una espora durmiente de sentir y procesar una pista tan sutil?

Obtener una lectura precisa de su entorno es importante para la espora porque sería una pérdida de energía necesaria para despertarse y germinar en un entorno desfavorable. Esto puede impedir un crecimiento exitoso o incluso conducir a la muerte. "Tienes que volver a la vida en el momento adecuado, porque de lo contrario estás desperdiciando tu buena latencia", dice Kaito Kikuchi, ex alumno del laboratorio de Süel y coautor del estudio. Estás tirando por la borda tus defensas cuando y solo cuando el ambiente es lo suficientemente bueno.

Primero, los científicos tenían que identificar qué procesos biológicos podían usar las esporas mientras aún estaban en hibernación.Estos procesos no podían usar ATP (trifosfato de adenosina o energía celular) ni depender del metabolismo celular (p. ej., descomponer azúcares) porque esos mecanismos se cierran durante latencia.

Pero los investigadores plantearon la hipótesis de que existe un método alternativo: las esporas pueden detectar pequeños cambios acumulativos en su entorno hasta que se acumulen suficientes señales para activar algo así como una alarma de despertador.El mecanismo que desencadenaría estos cambios sería el movimiento de iones. fuera de la célula, específicamente iones de potasio.

Estos movimientos pueden desencadenarse por señales positivas del entorno, como la disponibilidad de nutrientes. Cuando los iones salen de la célula gracias al transporte pasivo, generan una diferencia en la concentración de potasio dentro versus fuera de la célula. Esta diferencia de concentración permite que la espora almacene energía potencial. Con el tiempo, a medida que la espora continúa detectando más señales positivas, más iones saldrán de la célula. Esto también creará una caída correspondiente en los niveles de potasio a medida que los iones se van. Eventualmente, el contenido de potasio de la espora caerá a un cierto umbral, lo que indica que es seguro que la célula se despierte, lo que desencadenaría la reanimación y la germinación.

En otras palabras, dice Süel, la espora actúa esencialmente como un condensador o un dispositivo que contiene energía eléctrica. "Un capacitor es básicamente un aislante, que separa el gradiente de concentración de las cargas", dice. "Realmente puedes almacenar mucha energía de esa manera porque la membrana celular es muy delgada".