Cuando las vidas de los microbios se detienen
En su hábitat natural, los estados vitales detenidos o ralentizadas son los estados más comunes de los microbios
Imagen ilustrativa
Microorganismos como Saccharomyces cerevisiae y Bacillus subtilis son capaces de diferenciarse hasta transformarse en una espora, un estado en el que parecen sin vida pero son aún capaces de replicarse cuando aparecen nutrientes esenciales. Sus metabolismos se han detenido pero siguen estando vivos. Las vidas ralentizadas o suspendidas son la norma para los microbios.
¿Qué propiedades hacen que las células de aspecto inerte puedan volver a replicarse activamente? ¿ por cuánto tiempo las células pueden estar en ese estado aparentemente inerte ? ¿existe un límite de tiempo para que las células puedan volver a replicarse con una lentitud arbitraria? ¿por cuánto tiempo el sistema puede considerarse vivo?
Un review reciente analiza lo que se conoce de los procesos intracelulares que aseguran la viabilidad de los microorganismos.
Los estados de crecimiento lento o suspendido incluyen la quiescencia, la latencia, la fase estacionaria inducida por inanición y el estado de crecimiento detenido por antibióticos, como la persistencia en bacterias no resistentes genéticamente.
Con mediciones a nivel de una sola célula, se ha descubierto que existe un gradiente continuo de estados de no crecimiento dentro de una población isogénica, de modo que cada célula tiene un fenotipo distinto.
El concepto de profundidad de latencia describe cuánto tiempo necesitan las células para recuperarse tras estar expuestas a un antibiótico. Una latencia más profunda implica mayores dificultades para regenerarse y, eventualmente, puede llevar a la muerte celular. En el caso de la latencia de Saccharomyces cerevisiae, se introdujo el concepto de espectro de latencia. Las células dentro del espectro muestran niveles variables de viabilidad y probabilidad de germinación.
Existen otros espectros, como el que conecta la quiescencia y la latencia, que no serían estados perfectamente diferenciados, sino matices de un mismo estado continuo.
La latencia en esporas, antes considerada un estado completamente inactivo, ha demostrado incluir procesos intracelulares extremadamente infrecuentes pero significativos. En un eucariota como Saccharomyces cerevisiae, la expresión génica residual determina la vida útil y la propensión a germinar. Por otro lado, en un procariota como Bacillus subtilis, las esporas son completamente pasivas debido a la ausencia de ATP y la acumulación de iones de potasio y ácido dipicolínico.
Estos hallazgos destacan diferencias clave entre esporas con procesos activos y pasivos. Mientras las primeras enfrentan un límite en su vida útil debido al consumo de recursos, las pasivas dependen de mecanismos evolutivos para garantizar su viabilidad a largo plazo. Estudiar estos procesos en otros entornos extremos, como glaciares y sedimentos marinos, ampliará nuestra comprensión de la latencia. Se sabe que las esporas de Myxococcus xanthus colaboran entre sí para germinar, secretando factores que estimulan la germinación de otras en la misma población.
Los microbios que no esporulan, como Pseudomonas aeruginosa y Escherichia coli, pueden sobrevivir en condiciones de inanición al reducir sus procesos intracelulares y su crecimiento poblacional. Pero además, estas bacterias pueden desarrollar estrategias cooperativas para mantenerse viables. E. coli, por ejemplo, puede sobrevivir más tiempo en fase estacionaria consumiendo los recursos liberados por células muertas.
En poblaciones expuestas a antibióticos, suelen surgir subpoblaciones con distintas vidas medias: células persistentes y no persistentes. Las bacterias persistentes sobreviven al tratamiento antibiótico al entrar en un estado temporal de inactividad metabólica, aunque no sean genéticamente resistentes. Estos comportamientos plantean un gran desafío en el tratamiento de infecciones por E. coli y P. aeruginosa.
La investigación sobre los mecanismos que les permiten sobrevivir a los microbios en la Naturaleza no solo plantea preguntas fundamentales sobre los límites entre la vida y la muerte celular, sino que también ofrece información crucial sobre cómo podrían afectarlos los cambios ambientales.