Cuando se trata de bacterias, se puede pensar que lo tenemos todo resuelto, pero algunos misterios permanecen durante décadas, como la forma en que se mueven estos seres. Ahora, un equipo internacional dirigido por Edward H. Egelman, PhD de la UVA, líder en el campo de la criomicroscopía electrónica de alta tecnología (cryo-EM), lo ha descubierto.
Los científicos declararon en su comunicado de prensa:
“Las bacterias se empujan hacia adelante enrollando largos apéndices filiformes en forma de sacacorchos que actúan como propulsores improvisados. Pero cómo exactamente hacen esto ha desconcertado a los científicos, porque las “hélices” están hechas de una sola proteína”.
Por lo tanto, los investigadores utilizaron crio-EM y modelos informáticos avanzados para revelar lo que ningún microscopio de luz tradicional podría: cómo se mueven estas bacterias al nivel de los átomos individuales. Este proceso sería un cambio de juego que desencadenaría nuevos hallazgos nunca antes vistos sobre las bacterias y sus movimientos.
Egelman del Departamento de Bioquímica y Genética Molecular de la UVA dijo:
“Si bien han existido modelos durante 50 años sobre cómo estos filamentos podrían formar formas enrolladas tan regulares, ahora hemos determinado la estructura de estos filamentos en detalle atómico”.
Podemos demostrar que estos modelos estaban equivocados, y nuestra nueva comprensión ayudará a allanar el camino para tecnologías que podrían basarse en tales hélices en miniatura”.
Las bacterias tienen uno o varios apéndices conocidos como flagelos (en plural, flagelos) para empujarlas hacia adelante, con forma de hélices giratorias similares a sacacorchos. Los científicos se refieren a la formación de su forma como “superenrollamiento”, pero durante mucho tiempo han estado perplejos por cómo lo hacen las bacterias, ya que el flagelo consiste solo en proteínas.
Existente en varios estados diferentes
Los investigadores, sin embargo, ahora descubrieron que estas proteínas pueden existir en 11 estados diferentes que pueden conducir a varias formas interesantes. Los investigadores escriben:
“Es la mezcla precisa de estos estados lo que hace que se forme la forma de sacacorchos”.
Los investigadores compararon además estos flagelos con hélices similares utilizadas por organismos unicelulares abundantes llamados arqueas usando crio-EM para examinar los flagelos de una forma de arquea llamada Saccharolobus islandicus.
Descubrieron que la proteína que forma este flagelo existe en 10 estados diferentes y que los filamentos formaron sacacorchos regulares. Este es un claro ejemplo de “evolución convergente” (cuando la naturaleza llega a soluciones similares por medios muy diferentes) e indica que aunque los flagelos y Las arqueas son bastante diferentes y evolucionaron de forma independiente para funcionar de una manera sorprendentemente similar.
Egelman, cuyo trabajo previo de imágenes lo llevó a la Academia Nacional. de Ciencias, uno de los más altos honores que puede recibir un científico, dijo:
“Al igual que con las aves, los murciélagos y las abejas, que han desarrollado alas para volar de forma independiente, la evolución de las bacterias y las arqueas ha convergido en una solución similar para nadar en ambos”.
“Desde que estas estructuras biológicas surgieron en la Tierra hace miles de millones de años, los 50 años que ha llevado comprenderlas pueden no parecer tanto”.
Ahora, si tan solo pudieran descubrir cómo las bacterias usan la luz para respirar electricidad, habrían resuelto otro misterio.
