Las células bacterianas pueden decir la hora
Los cronobiólogos informan que las bacterias del suelo poseen un reloj interno
Se sabe que los procesos biológicos de muchos organismos resuenan con los ritmos naturales. Por ejemplo, es bien sabido que las funciones celulares de las plantas y los animales están reguladas por un mecanismo de reloj interno "circadiano". Los relojes circadianos se sincronizan con los ciclos ambientales como el ciclo natural de luz y oscuridad. Permiten a los organismos adaptar su fisiología a las condiciones ambientales cambiantes, una capacidad que puede proporcionarles una ventaja evolutiva. Aunque las bacterias constituyen el 12% de la biomasa de la Tierra, tienen un enorme impacto en la salud humana y desempeñan un papel cada vez más importante en la biotecnología, se sabe poco sobre su cronobiología. Ahora, los cronobiólogos de la LMU Martha Merrow, Zheng Eelderink-Chen y Francesca Sartor, junto con colaboradores internacionales, han demostrado por primera vez la presencia de la ritmidad circadiana en una bacteria no fotosintética. El descubrimiento promete proporcionar una comprensión más profunda de este proceso fundamental a nivel molecular.
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Hasta ahora, los microbiólogos han encontrado pruebas convincentes de relojes internos funcionales sólo en bacterias fotosintéticas, como la cianobacteria Synechococcus. "Esto tiene sentido, ya que estos organismos dependen de la luz solar para su energía", dice Merrow. Para determinar si las bacterias no fotosintéticas también exhiben ritmos circadianos, ella y sus colegas eligieron trabajar con la bacteria del suelo Bacillus subtilis. Esta elección fue motivada por el hecho de que esta especie posee fotorreceptores que responden específicamente a la luz azul y muestran similitudes estructurales con las proteínas que se sabe forman parte del reloj circadiano que se encuentra en el hongo Neurospora crassa.
El equipo utilizó una metodología de alto rendimiento para supervisar los patrones de la actividad de los genes en B. subtilis que se cultivaba en una oscuridad constante o en un ciclo de 24 horas de luz/oscuridad. Además, examinaron los efectos de los ciclos de 24 horas en la temperatura de incubación. Centraron su atención en dos genes en particular: el gen ytvA, que codifica la síntesis del fotorreceptor sensible a la luz azul y el gen kinC, cuyo producto proteínico es necesario para la formación de biopelículas y esporas. "Nuestros análisis muestran que la expresión de ambos genes se sincroniza con el ciclo de 24 horas luz-oscuridad y luego continúa oscilando en condiciones constantes", dice Merrow. "Nuestros hallazgos revelan así por primera vez que las bacterias no fotosintéticas de vida libre son capaces de medir el paso del tiempo. Pueden adaptar sus procesos moleculares a la hora del día utilizando la luz y la temperatura como zeitgebers".
Los autores del nuevo estudio están convencidos de que muchas especies de bacterias terrestres exhiben un control circadiano de las actividades celulares. Sus resultados no sólo tienen implicaciones para la comprensión de muchos procesos celulares básicos que hasta ahora sólo se han investigado en condiciones estáticas, sino que también podrían tener una relevancia práctica en los campos de la biotecnología y la medicina.
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