Microbiología
Las extrañas bacterias capaces de provocar la formación de hielo
Algunas bacterias son capaces de utilizar el agua helada como un arma de ataque. Especies como la Pseudomonas syringae tienen proteínas especiales en sus membranas externas que promueven la formación de cristales de hielo, y las usan para activar la formación de escarcha en vegetales a temperaturas más altas que la temperatura normal de congelación del agua, para invadir después al vegetal a través del tejido dañado por la congelación.
Cuando estas bacterias mueren, muchas de sus proteínas van a parar a la atmósfera, donde pueden alterar el tiempo meteorológico al contribuir de manera significativa a la formación de nubes y a que se produzcan precipitaciones.
Ahora, el equipo de Ravindra Pandey, Mischa Bonn y Tobias Weidner, del Instituto Max Planck para la Investigación de los Polímeros en Alemania, así como Janine Fröhlich y Ulrich Pöschl, del Instituto Max Planck de Química (en la misma nación), ha observado por vez primera, paso a paso y a escala microscópica, el comportamiento de estas proteínas de las P. syringae atrapando moléculas de agua para formar hielo.
Estas proteínas promueven con tanta eficacia la formación de cristales de hielo que a menudo se usan bacterias secas de esta clase como aditivos en los sistemas para generar nieve artificial.
Aunque las proteínas de esta clase se descubrieron décadas atrás, hasta ahora era muy poco lo que se sabía sobre cómo trabajan exactamente.
![[Img #16583]](upload/img/periodico/img_16583.jpg)
Estas singulares bacterias usan proteínas especializadas para hacer que en superficies de vegetales se formen cristales de hielo a temperaturas más cálidas que la normal de congelación del agua. Gracias a provocar esa congelación, pueden invadir después al vegetal a través del tejido dañado por dicha congelación. En el nuevo estudio, se ha observado cómo estas proteínas capturan y configuran moléculas de agua líquida para conformar una retícula de hielo e iniciar la formación de cristales de hielo. La imagen ilustra esta manipulación del agua líquida mediante una proteína especial. (Imagen: Tobias Weidner, Instituto Max Planck para la Investigación de los Polímeros en Alemania)
Los investigadores prepararon una muestra de fragmentos de bacterias P. syringae que luego extendieron sobre el agua para formar una película en la superficie. Los científicos obtuvieron un resultado sorprendente: A medida que la temperatura del agua se acercaba a cero grados centígrados, las moléculas de agua en la superficie donde estaba la capa de proteínas aglutinadoras se volvían de repente más ordenadas, estructuralmente hablando, y sus movimientos moleculares se hacían mucho más lentos de lo normal. Encontraron también que la energía térmica era sustraída de forma muy eficaz del agua circundante. Los resultados indican que las proteínas formadoras de hielo podrían tener un mecanismo específico para retirar el calor y modificar la configuración de las moléculas del agua. Una configuración adecuada de dichas moléculas resulta un factor decisivo cuando las temperaturas son bajas pero aún por encima de los cero grados centígrados.
"Nos sorprendieron mucho estos resultados", confiesa Weidner. "Cuando vimos por vez primera el aumento espectacular del orden de las moléculas de agua, creímos que había un error". El movimiento de las moléculas de agua cerca de las proteínas era muy diferente del comportamiento que posee el agua con muchas otras proteínas, lípidos, carbohidratos, y biomoléculas diversas que el equipo ya había estudiado.
Estudios recientes han demostrado que grandes cantidades de las proteínas bacterianas que promueven la formación de hielo están presentes en el aire sobre áreas como la selva del Amazonas y pueden diseminarse por todo el globo. Estas proteínas están entre las más eficaces sustancias promotoras de la formación de partículas de hielo en la atmósfera, y tienen el potencial de influir significativamente en los patrones meteorológicos. Averiguar todos los detalles de los asombrosos mecanismos que le permiten a la P. syringae activar la formación de escarcha podría ayudar a los investigadores a conocer mucho mejor cómo se forman las partículas de hielo en la atmósfera superior.
Esta investigación ha sido presentada en una ponencia titulada "A Molecular View of Water Interacting with Climate-active Ice Nucleating Proteins", dentro de un simposio internacional de la AVS celebrado en Long Beach, California, Estados Unidos.
Información adicional
Cuando estas bacterias mueren, muchas de sus proteínas van a parar a la atmósfera, donde pueden alterar el tiempo meteorológico al contribuir de manera significativa a la formación de nubes y a que se produzcan precipitaciones.
Ahora, el equipo de Ravindra Pandey, Mischa Bonn y Tobias Weidner, del Instituto Max Planck para la Investigación de los Polímeros en Alemania, así como Janine Fröhlich y Ulrich Pöschl, del Instituto Max Planck de Química (en la misma nación), ha observado por vez primera, paso a paso y a escala microscópica, el comportamiento de estas proteínas de las P. syringae atrapando moléculas de agua para formar hielo.
Estas proteínas promueven con tanta eficacia la formación de cristales de hielo que a menudo se usan bacterias secas de esta clase como aditivos en los sistemas para generar nieve artificial.
Aunque las proteínas de esta clase se descubrieron décadas atrás, hasta ahora era muy poco lo que se sabía sobre cómo trabajan exactamente.
Estas singulares bacterias usan proteínas especializadas para hacer que en superficies de vegetales se formen cristales de hielo a temperaturas más cálidas que la normal de congelación del agua. Gracias a provocar esa congelación, pueden invadir después al vegetal a través del tejido dañado por dicha congelación. En el nuevo estudio, se ha observado cómo estas proteínas capturan y configuran moléculas de agua líquida para conformar una retícula de hielo e iniciar la formación de cristales de hielo. La imagen ilustra esta manipulación del agua líquida mediante una proteína especial. (Imagen: Tobias Weidner, Instituto Max Planck para la Investigación de los Polímeros en Alemania)
Los investigadores prepararon una muestra de fragmentos de bacterias P. syringae que luego extendieron sobre el agua para formar una película en la superficie. Los científicos obtuvieron un resultado sorprendente: A medida que la temperatura del agua se acercaba a cero grados centígrados, las moléculas de agua en la superficie donde estaba la capa de proteínas aglutinadoras se volvían de repente más ordenadas, estructuralmente hablando, y sus movimientos moleculares se hacían mucho más lentos de lo normal. Encontraron también que la energía térmica era sustraída de forma muy eficaz del agua circundante. Los resultados indican que las proteínas formadoras de hielo podrían tener un mecanismo específico para retirar el calor y modificar la configuración de las moléculas del agua. Una configuración adecuada de dichas moléculas resulta un factor decisivo cuando las temperaturas son bajas pero aún por encima de los cero grados centígrados.
"Nos sorprendieron mucho estos resultados", confiesa Weidner. "Cuando vimos por vez primera el aumento espectacular del orden de las moléculas de agua, creímos que había un error". El movimiento de las moléculas de agua cerca de las proteínas era muy diferente del comportamiento que posee el agua con muchas otras proteínas, lípidos, carbohidratos, y biomoléculas diversas que el equipo ya había estudiado.
Esta investigación ha sido presentada en una ponencia titulada "A Molecular View of Water Interacting with Climate-active Ice Nucleating Proteins", dentro de un simposio internacional de la AVS celebrado en Long Beach, California, Estados Unidos.
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