Un nuevo estudio publicado en PNAS revela que las bacterias pueden desarrollar una mayor sensibilidad a los niveles de ácido cuando se exponen a condiciones ambientales extremas. Esta sensibilidad desencadena una serie de expresiones genéticas que permiten a los microbios adaptarse a los cambios constantes en su entorno.
La microbiología ha demostrado que desde las células más pequeñas hasta los organismos más grandes, como las ballenas, todos enfrentan desafíos debido a las condiciones ambientales fluctuantes.
Para comprender mejor cómo los organismos pueden adaptarse a estos extremos, un equipo de investigadores liderado por Sarah Worthan, de la Universidad de Vanderbilt, realizó un experimento con bacterias Escherichia coli.
La investigación
Durante el experimento, las bacterias fueron sometidas a ciclos de inanición extrema, seguidos de periodos en un ambiente rico en nutrientes. Este ciclo se repitió varias veces.
A medida que las bacterias se encontraban en condiciones de inanición, los desechos metabólicos acumulados provocaron cambios drásticos en el pH ambiental. Cada 100 días, se les proporcionaba un nuevo entorno con recursos frescos, imitando los ciclos naturales de abundancia y escasez que se observan en la naturaleza.
En siete de las 16 poblaciones de bacterias estudiadas, surgió una mutación genética significativa dentro de los primeros 300 días del experimento. Esta mutación, que implicaba un cambio en el aminoácido arginina por histidina en la proteína Rho, resultó ser clave.
La proteína Rho está involucrada en la regulación de la producción de proteínas dentro de las bacterias, y esta mutación parecía ayudar a las bacterias a prosperar en condiciones extremas.
Evolución
La mutación en la proteína Rho apareció de manera recurrente en las culturas bacterianas estudiadas. Además, los investigadores descubrieron que cada vez que aparecía una mutación en rho, también se presentaba una en el gen ydcI. Aunque se sabe poco sobre este gen, estudios recientes sugieren que podría desempeñar un papel en la regulación del pH en las bacterias.
El equipo de investigación descubrió que la mutación en ydcI permitió a las bacterias tolerar mejor los cambios en la proteína rho, lo que facilitó su adaptación a las fluctuaciones de pH en el entorno. Este mecanismo les permitió a las bacterias ajustar su fisiología para enfrentar las condiciones cambiantes de manera más eficaz.
Este tipo de adaptación también se observa en otras especies, como en Bartonella bacilliformis, una bacteria que causa la enfermedad de Carrión en los valles andinos. Este patógeno ajusta su pH rápidamente cuando pasa del intestino del insecto a la sangre humana.
Los investigadores concluyen que este tipo de evolución experimental puede revelar mutaciones importantes que podrían tener aplicaciones en entornos naturales y en la comprensión de enfermedades como el cáncer.
