El alma de las bacterias

Gracias a la biología y a las ciencias en general hemos sido capaces de comprender muchos procesos que se dan en la naturaleza, lo que nos ha permitido curar enfermedades, alargar la vida y mejorar su calidad, descontaminar agua con bacterias, obtener mejoras en animales y plantas mediante ingeniería genética, etc. Todo el mundo puede ver los beneficios que ha traido la ciencia cuando ha sido aplicada en toda la tecnología de nuestro tiempo (ninguna sociedad había tenido tantos medios). Sin embargo, la ciencia como tal sigue siendo algo desconocido para la mayor parte de la población: todos sabemos como encender la tele y qué es, pero no la base de su funcionamiento que consiste en un acelerador de partículas. Así, ante el vacio de conocimiento surge la imaginación y el misticismo.

Una situación que muestra claramente este hecho se trata del momento en que una persona observa el movimiento de una bacteria al microscopio o en un reportaje. Aquellos diminutos seres saben hacia donde dirigirse para obtener alimento, saben resistir al mal tiempo con esporas,... parecen inteligentes. ¿Cómo lo hacen? A simple vista no parece que tengan cerebro... si es que cabría en una sola célula. Aristóteles hablaba de que la vida es automovimiento, y el principio rector no es otro que el alma. ¿Cabe la posibilidad de que la bacteria tenga un alma que empuje a su pequeño cuerpo? Tras muchos años de ciencia, la microbiología nos deslumbra con otro interesante hallazgo.


Una bacteria puede medir alrededor de 3 micrometros (1 mm = 1000 micrometros). Imaginemos el caso de una de ellas del tipo bacilo (con forma alargada) y con flagelación monotrica polar (un flagelo en un extremo). Este flagelo al girar en contra del sentido de las agujas del reloj hace que la bacteria avance hacia delante pero si gira en sentido de las agujas del reloj la bacteria da una voltereta. ¿Cómo es controlado este flagelo? En la bacteria suele haber la misma cantidad de proteína X fosforilada que no fosforilada (no importa el nombre, sólo queremos una visión general del proceso). De este modo, el flagelo gira en un sentido si a un receptor del interior de la bacteria se une la proteína X fosforilada y gira en el otro sentido si se une la molécula no fosforilada. Así, las bacterias tienen un movimiento errático y realiza carrera cortas seguidas de una voltereta y otra carrera de forma sucesiva.



Figura 1. Movimiento bacteriano

Bacteria con flagelación polar. El flagelo aparece de color rojo y le permite impulsarse; en rosa el receptor del flagelo; en azul la proteína X que se une al receptor del flagelo; en azul y con un fosfato unido de color marrón la proteína X fosforilada.
Se representan las dos posibilidades: en la parte superior cuando al receptor se une la proteína fosforilada lo que provoca que el flagelo gire en un sentido; en la parte inferior cuando interacciona con la molécula desfosforilada lo que provoca que el flagelo gire en otro sentido. Las moléculas que interaccionan con el receptor están continuamente uniendose e intercambiandose con otras.



Entonces, ¿cómo es capaz una bacteria de acercarse a las sustancias que le interesan? Los microoganismos tienen receptores en su superficie para las sustancias a las que se deben acercar o de las que se deben alejar. Cuando una sustancia beneficiosa se une al receptor externo, este cambia de conformación (cambia de forma) lo que empuja a otra molécula y esta empujara a otras y así sucesivamente desencadenando una respuesta (esto se llama "cascada de señalización": ver http://www.youtube.com/watch?v=qybUFnY7Y8w). El último paso de esta "cascada" de moléculas que se activan y desactivan unas a otras es la fosforilación o desfosforilación de la antes mencionada proteína X de tal manera que conseguiremos que ante una sustancia beneficiosa la bacteria haga carreras más largas hacia ella y que de volteretas cuando se aleje de ella para que vuelva a encarrilarse en la dirección adecuada.



Figura 2. Cascada de señalización

1) En azul oscuro aparece el receptor externo para sustancias del entorno (la sustancia se representa en verde). Cuando el receptor se encuentra libre tiene una forma que une a una proteína quinasa en rojo (quinasa = que fosforila otras proteínas).
2) Cuando al receptor se le une una sustancia del medio que reconoce, el receptor cambia de forma y la proteína quinasa ya no puede unirse a él.
3) Esta proteína roja va a fosforilar a la proteína marrón que al unirle un grupo fosfato va a cambiar de forma.
4) La proteína marrón es otra quinasa. Ésta estaba retenida por una proteína morada, pero al ser fosforilada cambia de forma y ya no puede ser inhibida por la otra.
5) En las células hay muchas quinasas pero reconocen diferentes moléculas (diferentes sustratos). La quinasa marrón va a reconocer y fosforilar a la ya mencionada proteína X en azul. Así, la concentración de proteína X fosforilada será mayor que la desfosforilada.
6) El receptor rosa puede unir la proteína X fosforilada o no, pero si hay mayor concentración de una forma que de la otra tenderá a unir preferentemente a las moléculas que se encuentren en mayor cantidad, de tal manera que el flagelo girará en mayor medida en un sentido.





Figura 3. Quimiotaxia en bacterias.

Movimiento de las bacterias (quimiotaxia = se guían por sustancias químicas):
a) En ausencia de atrayente: carreras cortas y volteretas
b) En presencia de atrayente: carreras más largas (el flagelo gira preferentemente en un sentido)


De este modo podemos concluir que las bacterias no es que posean un alma inmaterial que les diga hacia donde ir aunque a priori nos lo pueda parecer, sino que existen unos receptores sensoriales que hacen que la bacteria lleve a cabo una conducta u otra. La bacteria es como una máquina: ante un estímulo (sustancia) la bacteria responde yendo hacia ella (si es beneficiosa) o alejándose (si es maligna).