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Bacterias magnetotácticas – Vivir con un imán

Un descubrimiento casual.

Corría el año 1963, y el médico italiano Salvatore Bellini, había estado recopilando muestras de agua de diferentes pantanos y lagos de la zona de Pavía donde trabajaba. Como de costumbre, cuando llegó al laboratorio analizó las muestras bajo el microscopio a la búsqueda de bacterias para sus estudios. No tardo en darse cuenta de que algunas de esas bacterias se movían de una forma extraña. Si giraba la placa, las bacterias también giraban. Daba igual como las colocará, ellas siempre nadaban hacía el mismo punto.

Sorprendido por ese extraño comportamiento, empezó a pensar que quizás tenía que ver con el campo magnético de la Tierra, y que las bacterias, en realidad, se dirigían hacía el polo Norte. Para testar su hipótesis usó un potente imán. Lo situó al lado de las bacterias y comprobó maravillado cómo las bacterias modificaban su rumbo y se dirigían ahora hacía el polo negativo del mismo. Nunca había oído nada igual.

Para intentar comprender mejor este intrigante fenómeno realizó diferentes experimentos. Probó con bacterias vivas y muertas, diluyendo el medio y añadiendo sales de hierro. Al final llegó a la conclusión de que sus bacterias debían poseer una especie de “imán” interno formado por compuestos de hierro. Un imán que les permitía orientarse según el campo magnético de la Tierra. Pero a pesar de lo asombroso del descubrimiento, únicamente publicó sus datos en una pequeña revista local y su hallazgo pronto quedó olvidado.

Bacterias magnetotácticas - Vivir con un imán
Imagen de microscopía electrónica de una bacteria magnetotáctica. Fuente Nature

Bacterias magnetotácticas: una brujula en el interior

Unos años más tarde, en 1973, al otro lado del Atlántico, un estudiante de doctorado, Richard Blakemore, halló unas bacterias similares analizando sedimentos marinos. Al igual que Bellini, descubrió que sus bacterias se movían según las líneas de campo magnético terrestre.

Intrigado observó las bacterias bajo un microscopio electrónico. Allí, en el interior del cuerpo alargado había una serie de 10 o 20 cristales minúsculos colocados en línea. Eran los magnetosomas: pequeñas nanoparticulas de magnetita que las bacterias sintetizaban. Así, ordenados en línea, se comportaban como la aguja de una brújula. Había descubierto el secreto de las bacterias magnetotácticas

Magnetosomes en Magnetospirillum gryphiswaldenseFrank Mickoleit CC BY-SA 3.0

¿Para qué necesitan un imán?

Desde que se descubrieron por primera vez, han ido apareciendo más y más especies de bacterias que se comportan igual. En la actualidad se conocen ejemplos en muchos grupos taxonómicos de bacterias gram negativas como las Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria y las Nitrospira. Pero independientemente del grupo al que pertenezcan, todas las bacterias magnetoestáticas comparten ciertas características: Todas viven en ambientes pobres en oxígeno y en zonas de sedimentos marinos o de agua dulce.

Se cree que gracias a su “brújula”, estas bacterias acuáticas pueden nadar siguiendo las líneas del campo magnético hasta alcanzar la región con la concentración de oxigeno adecuada para ellas. En la practica esto supone nadar hacía el fondo de los lagos o mares, allí donde la intensidad del campo magnético es mayor.

Pero a pesar de lo sorprendente o raro que pueda parecer, no son los únicos seres vivos capaces de orientarse según los campos magnéticos. Hay muchos otros con está cualidad, como las tortugas, las palomas mensajeras o las abejas. Hace unos días se ha descubierto que incluso los tiburones también se orientan usando los campos magnéticos.

Microfotografía  electrónica de Magnetospirillum gryphiswaldense con cristales de magnetita en hilera. Sección ampliada de los cristales – Fuente wikimedia CC BY-SA 3.0
 
Magnetosomas en bacterias
Magnetosomas de magnetita de la cepa SS-5 de bacterias gammaproteobacterias. Los cristales de estas bacterias son octaedros. Fuente

¿QUÉ SON LOS MAGNETOSOMAS?

Simplificando mucho, podríamos decir que los magnetosomas son pequeñas bolsitas de magnetita.  Pero quedarnos solo en eso sería una lastima. Estas curiosas estructuras son algo único. Se trata de  unos compartimentos delimitados por una bicapa lipídica similar a la que rodea a las bacterias, que en su interior guardan cristales de magnetita (Fe3O4) o de greigita (Fe3S4). Debido a su pequeño tamaño (35-120 nm), estos cristales presentan un magnetismo muy débil. Por eso, en la mayoría de las bacterias, los magnetosomas se sitúan de forma ordenada formando cadenas de 10 a 20 cristales, lo que  aumenta enormemente la capacidad magnética. Es como si en el interior de la bacteria hubiera algo similar a la aguja de una brújula. 

Hay cristales de muchas formas y tamaños distintos, pero dentro de una misma especie de bacteria siempre son iguales. Su formación no es un proceso al azar, si no un complejo mecanismo en el que intervienen varias proteínas específicas. Muchos de los genes que regulan este proceso se encuentran formando clusters o grupos. Es decir, están situados muy cerca los unos de los otros en el genoma para poder funcionar juntos de forma regulada. Aunque ya conocemos algunas de las partes del proceso, todavía queda mucho por investigar y aprender.

-REFERENCIAS:
 

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