Las bacterias pueden ver a través de sus células

Un equipo de investigadores británicos y alemanes revelan en la revista eLife cómo las células bacterianas actúan como el equivalente de un globo ocular microscópico o el objetivo de la cámara más antiguo y más pequeño del mundo.

"La idea de que las bacterias pueden ver su mundo básicamente de la misma manera a cómo nosotros lo hacemos es muy emocionante", dice el investigador principal Conrad Mullineaux, catedrático de Microbiología de la Universidad Queen Mary de Londres (QMUL).

Las cianobacterias se encuentran en gran número en los cuerpos de agua o pueden formar una película resbaladiza verde en las rocas y guijarros. Las especies utilizadas en el estudio, Synechocystis, se encuentran de forma natural en lagos de agua dulce y ríos. Las cianobacterias evolucionaron hace alrededor de 2.700 millones de años y se cree que el hecho de que son capaces de producir oxígeno y fijar el dióxido de carbono utilizando la energía del sol - la fotosíntesis - ha causado extinciones en masa y la edad de hielo más antigua conocida.

Ya que la fotosíntesis es crucial para la supervivencia de estas bacterias, los científicos han tratado de comprender la forma en que perciben la luz. Estudios previos ya demostraron que contienen fotosensores y que son capaces de percibir la posición de una fuente de luz y avanzar hacia ella, un fenómeno llamado fototaxis.

El nuevo estudio revela que son capaces de hacer esto debido a que el cuerpo de la célula actúa como una lente. Cuando la luz incide sobre la superficie esférica, refracta en un punto en el otro lado de la célula. Esto desencadena el movimiento de la célula hacia el punto enfocado.

En cuestión de minutos, las bacterias hacen crecer diminutas estructuras como tentáculos llamados pili que se extienden hacia la fuente de luz. A medida que se unen a la superficie en que están, se retraen y tiran de las bacterias longitudinalmente.

"El hecho de que las bacterias responden a la luz es una de las observaciones científicas más antiguas de su comportamiento", dice Mullineaux. "Nuestra observación de que las bacterias son objetos ópticos es bastante obvio en retrospectiva, pero nunca se pensó en ello hasta que lo vimos. Y nadie más lo notó a pesar de que los científicos han estado buscando en las bacterias con microscopios desde hace 340 años", dice.

Synechocystis actúa como una lente esférica, pero el equipo piensa que esta bacteria en forma de bastón también puede atrapar la luz y el sentir la dirección de donde está viniendo usando la refracción, actuando como una fibra óptica.

Los resultados son un ejemplo de evolución convergente entre las bacterias y organismos multicelulares más complejos, incluidos los animales y los seres humanos.

"Los principios físicos para la detección de la luz por las bacterias y la visión mucho más compleja en los animales son similares, pero las estructuras biológicas son diferentes", dice el co-autor Annegret Wilde de la Universidad de Friburgo.

Una célula de Synechocystis es aproximadamente la mitad de mil millones de veces más pequeña que el ojo humano. Al igual que con la retina en el ojo humano, la imagen en la parte posterior de la célula se ve al revés. Sin embargo, su resolución será mucho menor, por lo que sólo puede percibirse un contorno borroso de cualquier objeto. La capacidad de los objetos ópticos para distinguir los pequeños detalles se determina por "resolución angular". En el ojo humano se trata de un impresionante 0,02 grados. La estimación del equipo para Synechocystis es de unos 21 grados.