La inesperada complejidad de los relojes circadianos de las bacterias

Las bacterias representan más del 10 por ciento de todos los seres vivos, pero hasta hace poco no sabíamos que, al igual que en los humanos, las bacterias del suelo tienen relojes internos que sincronizan sus actividades con el ciclo de 24 horas del día y la noche en la Tierra. Una nueva investigación muestra cuán complejos y sofisticados son estos relojes circadianos bacterianos.

La investigación la han realizado científicos de la Universidad Ludwig-Maximilian (LMU) en Múnich (Alemania), el Centro John Innes en el Reino Unido, la Universidad Técnica de Dinamarca y la Universidad de Leiden en los Países Bajos.

El equipo, encabezado por Francesca Sartor (LMU), hizo el descubrimiento al examinar la expresión de genes como efecto de la actividad del reloj circadiano, en bacterias Bacillus subtilis, una especie muy común en suelos.

El trabajo anterior de este equipo había demostrado la existencia de un reloj circadiano en una cepa de laboratorio de esta bacteria. Esa fue la primera vez que se observaron relojes circadianos en la bacteria Bacillus subtilis. Los investigadores utilizaron una técnica que inserta una enzima llamada luciferasa que produce luz cuando se expresa un gen. Esta bioluminiscencia guió al equipo en el seguimiento del reloj bacteriano a medida que variaban las condiciones.

El nuevo estudio es un importante paso adelante por múltiples razones. Revela que estos relojes existen en cepas recolectadas de ambientes naturales, por lo que todo apunta a que estos relojes están ampliamente extendidos en toda la especie y seguramente en otras.

A juzgar por las observaciones realizadas, estas bacterias pueden sincronizar su fisiología y su metabolismo con diferentes franjas del ciclo día-noche a medida que cambian las condiciones de luz y temperatura, igual que hacen organismos más complejos.

“Es asombroso que un organismo unicelular con un genoma tan pequeño tenga un reloj circadiano con unas propiedades que recuerdan a las de relojes en organismos más complejos”, enfatiza Antony Dodd del Centro John Innes y coautor del estudio.

Bacterias Bacillus subtilis mostrando bioluminiscencia y conformando aquí la silueta de un reloj de manecillas, una alegoría de los investigadores al reloj circadiano. (Imagen: Ella Baker / Jack Dorling / John Innes Centre)

Lo descubierto en esta investigación abre nuevos y prometedores caminos en campos como la biotecnología, la medicina y la agricultura.

Conocer las propiedades de los relojes circadianos bacterianos puede resultar de gran ayuda para usar la microbiología en aplicaciones farmacológicas; por esta vía, se podría averiguar qué tan bien funcionan los antibióticos en ciertos momentos del día para así usarlos en la franja horaria en la que más baja esté la guardia de los patógenos a los que se desea atacar.

Esta clase de conocimientos también puede ser muy útil para ayudar a proteger los cultivos agrícolas. La Bacillus subtilis es una bacteria beneficiosa del suelo, utilizada por los agricultores para ayudar en el intercambio de nutrientes, el desarrollo de las plantas y la defensa contra los microbios patógenos.

El estudio se titula “The circadian clock of the bacterium B. subtilis evokes properties of complex, multicellular circadian systems”. Y se ha publicado en la revista académica Science Advances. (Fuente: NCYT de Amazings)