Equipo de la Universidad de Córdoba que ha liderado la investigación
Una observación fortuita de María del Carmen Muñoz de la Universidad de Córdoba mientras estudiaba células de cianobacterias marinas ha dado lugar a un hallazgo sin precedentes publicado en la revista Science Advances. La investigadora descubrió mientras observaba las cianobacterias a través de un microscopio electrónico unos tubitos, conocidos como nanotubos de membrana que ya eran conocidos, pero que nadie había visto antes en cianobacterias.
La investigación posterior, liderada por María del Carmen Muñoz, ha sido llevada a cabo por un grupo multidisciplinar de científicos integrado, entre otros, por los Departamentos de Bioquímica y Biología Molecular, y de Biología Celular de la Universidad de Córdoba, el Instituto Maimónides de Investigación Biomédica de Córdoba, el Instituto Universitario de Investigación Marina de la Universidad de Cádiz, el Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis de Sevilla y la oceanógrafa Sallie W. Chisholm, miembro del Massachusetts Institute of Technology y descubridora del género Prochlorococcus de cianobacterias.
El descubrimiento abre un nuevo campo de estudio de las cianobacterias, esenciales para la producción de oxígeno en el planeta, permite a estos microorganismos comunicarse entre sí.
Se trata de la "primera vez que se evidencia un contacto físico y directo entre estos microorganismos, como señalan desde la Universidad de Córdoba, que cambia fundamentalmente la comprensión de estos organismos fotosintéticos. Los nanotubos, explican, permiten el intercambio de material entre las cianobacterias, funcionando como una especie de “mangueras de comunicación” que conectan células cercanas.
Los investigadores han demostrado que esta transferencia de material no se limita a cianobacterias de la misma estirpe, sino que también ocurre entre diferentes géneros. Este fenómeno fue observado tanto en condiciones de laboratorio como en muestras naturales del océano.
"Estos hallazgos son un verdadero cambio de paradigma y subrayan la importancia de reevaluar cómo entendemos las interacciones en los ecosistemas marinos", afirmó José Manuel García, coautor del estudio. "Las implicaciones de este tipo de comunicación celular podrían ser enormes, no solo para la biología marina sino para nuestra comprensión de los ecosistemas globales".
El equipo también ha planteado nuevos interrogantes sobre la naturaleza de estas interacciones, incluyendo si la transferencia de moléculas podría ser un mecanismo de cooperación o competencia entre las cianobacterias.
Desde que comenzó la investigación, y tras revisar la bibliografía disponible acerca de estos nanotubos en otras bacterias, el equipo ha puesto en marcha distintos experimentos en el laboratorio, como el uso de proteínas fluorescentes y su seguimiento mediante microscopia de fluorescencia o el uso de microscopía electrónica para la caracterización de dichas estructuras. Con estas pruebas han podido certificar que existe un intercambio de material del interior de una célula a la otra.
Además, tal y como explica la estudiante de doctorado y primera autora del estudio, Elisa Angulo, el trabajo ha evidenciado que esta transferencia de sustancias no sólo se produce en cianobacterias de la misma estirpe, sino también entre aquellas de distinto género, algo que ha podido comprobarse no sólo a nivel de laboratorio sino también en muestras naturales del océano.
Como suele ocurrir en ciencia, estos hallazgos abren ahora la puerta a nuevos interrogantes: ¿Será esta transferencia de moléculas un mecanismo de ayuda o un arma arrojadiza para competir por la supervivencia?, ¿qué otras sustancias podrían intercambiarse más allá de proteínas?, ¿habrá alguna relación entre este mecanismo y la cantidad de alimento disponible en el medio?
Elisa Angulo ya está tratando de dar respuesta a esta última pregunta, y justo acaba de concluir un viaje por altamar en el que ha estado investigando el comportamiento de estos seres vivos en zonas oligotróficas del Pacífico, en donde existe una tasa muy baja de nutrientes.
Habrá que esperar a los próximos meses para seguir almacenando conocimiento sobre estas bacterias marinas, los seres vivos que inventaron la fotosíntesis y que, con más de 3.500 millones en la Tierra, suponen una de las formas de vida más antiguas conocidas. Su estudio, por tanto, no sólo es de vital importancia para los ecosistemas, sino también para entender procesos básicos fundamentales en el vasto campo de la biología.
Referencias
Angulo-Cánovas E, Bartual A, López-Igual R, Luque I, Radzinski NP, Shilova I, Anjur-Dietrich M, García-Jurado G, Úbeda B, Gonzalez-Reyes JA, Díez J, Chisholm SW, García-Fernández JM & Muñoz-Marín MC (2024) Direct interaction between marine cyanobacteria mediated by nanotubes. Science Advances, 10(21):DOI: 10.1126/sciadv.adj1539
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