Las redes eléctricas de las bacterias

Cuando las condiciones son muy difíciles para la vida, las bacterias tejen nanoconductores entre ellas que utilizan para el transporte de electrones, es decir, sin duda, para respirar. Un nuevo campo de investigación se abre para los microbiólogos…

La bacteria vive en una zona atravesada por el platino nanoelectrodos y ayudar al crecimiento de largos filamentos, que en realidad conducen electricidad. © Mohamed El-Naggar et al. / PNAS

Las bacterias han inventado los nanoconductores y las redes eléctricas. Esto fue descubierto hace muchos años por los microbiólogos. Cuando organizadas en biopelículas, las bacterias se dotan de muchos filamentos, a veces muy largos, que penetran en el sustrato y también pueden interconectar varias células. Se sospecha de la existencia de la actividad eléctrica a lo largo de estos hilos pequeños y se habla también de nanoconductores bacterianos. Un equipo de la Universidad del Sur de California, dirigido por Mohamed El-Naggar, es el primero en demostrar inequívocamente que se trata de conductores eléctricos, que canalizan electrones y que esta corriente eléctrica está vinculada con el metabolismo de las bacterias.

El equipo estudió sobre Shewanella oneidensis MR-1, un microorganismo conocido objeto de atención de los microbiólogos muchos incluso han creado para él la Federación de Shewanella. Esta bacteria tiene la capacidad de vivir, ya sea en condiciones aeróbicas (con oxígeno) y anaeróbicas (sin oxígeno). Como cualquier organismo, respira electrones («reducidos» en el sentido químico) a un átomo que lo acepta fácilmente: el oxígeno cuando lo hay o bien en un metal como el hierro.

En tiempos de escasez, Shewanella forma muchos filamentos que se extienden muy lejos y están hechos de proteínas. En 2008, el equipo de Mohamed El-Naggar puso de relieve sus particulares propiedades eléctricas. La resistencia eléctrica parecía variar con el voltaje que se les presentaba y, de forma intermitente, lo que sugiere mecanismos químicos. Pero quedaba por demostrar que estos largos filamentos llevan electricidad de un extremo a otro.


Intercambios eléctricos

Para este nuevo experimento, los microbiólogos han hecho crecer Shewanella en un ambiente pobre, causando una fuerte reacción en la producción de filamentos. Estas bacterias se colocaron en una superficie cubierta de nanoelectrodos. En varios lugares, dos filamentos se colocaron en estos pequeños electrodos. Para medir la resistencia eléctrica, los investigadores fueron capaces de medir con precisión la conductividad, que es aproximadamente la de un semiconductor. Al cortar el filamento entre dos nano-electrodos, los biólogos observan de hecho una interrupción de energía.

Aún mejor, los investigadores fueron capaces de medir estos intercambios eléctricos en múltiples ubicaciones. «El flujo de electrones en diferentes direcciones están estrechamente relacionados con el estado metabólico en distintas partes del biofilm«, dice Mohamed El-Naggar. Los filamentos son buenos conductores de una corriente eléctrica que se propaga de bacteria a bacteria y estos intercambios tienen algo que ver con el metabolismo.

Para los autores del artículo, publicado en la edición online de PNAS, estos filamentos transmiten electrones, que es una forma de respiración. Las bacterias que no están a su alrededor como receptores de electrones todavía pueden respirar a través de estos filamentos. «Es una respiración colectiva«, concluye Mohamed El-Naggar.

Tal idea no es nueva, a principios de 2010, Lars Peter Nielsen y sus colegas descubrieron en la bahía de Aarhus bacterias que viven hundidas en el sedimento a una profundidad (más de un centímetro) donde el oxígeno 0penetra mal. En el laboratorio, cuando de repente el agua se había agotado y por tanto el oxígeno, las bacterias de la superficie cambian rápidamente su metabolismo para adaptarse a esta nueva situación. En profundidad, las bacterias lo hacen en un tiempo muy corto. La reacción fue tan rápida que los investigadores daneses tienen la hipótesis de una información que transmite eléctricamente a través de los filamentos que unen estas bacterias en todo el espesor de los sedimentos.

Transmisión de información o respiración colectiva: el papel de estos filamentos, que parecen bastante comunes en el mundo bacteriano, sigue siendo poco conocido. Sin embargo, estos resultados abren perspectivas interesantes para la comprensión científica de las bacterias, algo realmente sorprendente..

Fuentes

Comunicado de la Universidad del Sur de California
Abstract del artículo científico sobre redes eléctricas de bacterias
Artículo completo en PDF publicado por Mohamed El-Naggar y sus colaboradores en la revista PNAS

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