Aquí hay un espeluznante enigma: ¿una espora está viva o muerta?
Gürol Süel, biólogo de la Universidad de California en San Diego, no te culparía si votaras por muerto: “No hay nada que detectar: ningún latido del corazón, ninguna expresión genética. No pasa nada”, dice.
Pero una espora en realidad podría estar inactiva, en un estado profundo de animación suspendida destinada a sobrevivir a condiciones inhóspitas que pueden persistir durante millones de años, hasta el día en que la espora «despierta», como un zombi, lista para crecer. Durante años, las preguntas de cómo las esporas saben cuándo reanimarse y cómo lo hacen realmente han estado abiertas. Un nuevo papel en Ciencias por el grupo de Süel ha ayudado a llenar esos espacios en blanco, y la respuesta podría tener ramificaciones para todo, desde la búsqueda de vida en otros planetas hasta métodos para combatir esporas peligrosas, como las que causan enfermedades transmitidas por los alimentos.
Las esporas son típicamente células individuales con entrañas apretadas que pueden crear nuevos organismos. Si bien muchas plantas las producen para esparcir sus semillas, las bacterias también pueden formar esporas durante períodos de temperaturas extremas, sequedad o deficiencia de nutrientes. La célula de esporas esencialmente hiberna a través de tiempos difíciles.
El grupo de Süel estaba intrigado por el concepto de una célula «en su mayoría muerta» que revive cuando el entorno circundante se vuelve más propicio para la supervivencia. “Estaba claro cómo las esporas vuelven a la vida si les arrojas un montón de cosas buenas”, como grandes cantidades de nutrientes, dice Süel. Asimismo, cuando el ambiente es extremadamente hostil (por ejemplo, si no hay agua disponible), las esporas simplemente no germinarán. Pero la mayoría de los entornos, se dio cuenta el equipo, no son tan blancos o negros. Por ejemplo, las señales «buenas», como la presencia del nutriente L-alanina, pueden aparecer de forma intermitente y luego desaparecer. ¿Sería capaz una espora dormida de sentir y procesar una pista tan sutil?
Obtener una lectura precisa de su entorno es importante para la espora, porque sería un desperdicio gastar la energía necesaria para despertarse y germinar en un entorno hostil. Eso podría obstaculizar el crecimiento exitoso o incluso conducir a la muerte. “Tienes que volver a la vida en un buen momento, porque de lo contrario, tiras tu agradable letargo”, dice Kaito Kikuchi, un estudiante anterior en el laboratorio de Süel y coautor del estudio. “Quieres asegurarte de tirar tus protecciones cuando, y solo cuando, el medio ambiente sea lo suficientemente bueno”.
Primero, los científicos necesitaban identificar qué procesos biológicos podrían usar las esporas mientras aún estaban hibernando. Estos procesos no podrían usar ATP (trifosfato de adenosina o energía celular) o depender del metabolismo celular (por ejemplo, descomponer azúcares), ya que esos mecanismos se cierran durante la latencia.
Pero, según la hipótesis de los investigadores, había un método alternativo: las esporas podrían detectar pequeños cambios acumulativos en su entorno, hasta que se acumulen suficientes señales para activar una especie de alarma de despertador. El mecanismo que induciría estos cambios sería el movimiento de iones fuera de la célula, específicamente, iones de potasio.
Estos movimientos pueden desencadenarse por señales ambientales positivas, como la presencia de nutrientes. Cuando los iones viajan fuera de la célula gracias al transporte pasivo, generan una diferencia en la concentración de potasio dentro versus fuera de la célula. Esta diferencia de concentración permite que la espora almacene energía potencial. Con el tiempo, a medida que la espora continúa detectando más señales positivas, más iones saldrán de la célula. Esto también crearía una caída correspondiente en los niveles de potasio, a medida que salen los iones. Eventualmente, el contenido de potasio en la espora bajaría a un cierto umbral, lo que indica que es seguro que la célula se despierte. Eso desencadenaría la reanimación y la germinación.
En otras palabras, dice Süel, la espora actúa esencialmente de manera similar a un capacitor o un dispositivo que contiene energía eléctrica. “Un capacitor es básicamente un aislante que separa el gradiente de concentración de las cargas”, dice. «Realmente puedes almacenar mucha energía de esta manera, porque la membrana de la célula es muy delgada».