¿Qué tan grande puede ser un microbio? » ABC de la ciencia

Durante las últimas décadas, los microbiólogos han encontrado bacterias que son lo suficientemente grandes como para verse a simple vista. En 2022, el biólogo Olivier Gros publicó su descubrimiento de una bacteria aún más grande, la extraordinaria Thiomargarita magnifica con forma de hilo, que se encuentra en los manglares de Guadalupe en el Caribe. Visibles a simple vista, estos organismos filamentosos oxidan azufre para su sustento y pueden alcanzar hasta un centímetro de longitud.

Cuando pensamos en las bacterias, a menudo las vemos como organismos unicelulares que inducen enfermedades que residen en todas partes, desde el revestimiento de nuestras entrañas hasta las superficies del dispositivo electrónico que está utilizando para leer este artículo. Sin embargo, hay más en las bacterias que estas percepciones negativas; algunos de ellos, como los probióticos, pueden sernos de gran ayuda.

¿Hay también excepciones cuando se trata de su tamaño?

Conjunto de diferentes microorganismos aislados sobre fondo blanco.  Colección de gérmenes infecciosos, protistas, microbios.  paquete de enfermedad

Los microorganismos vienen en una variedad de formas y tamaños (Crédito de la foto: GoodStudio/Shutterstock)

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bacterias

Antes de responder eso, debemos tener claro qué organismos se clasifican como bacterias.

Las bacterias se definen como procariotas unicelulares que carecen de orgánulos celulares definidos unidos a la membrana y se reproducen asexualmente. Estos organismos son altamente adaptables y tienen diversos medios para obtener nutrición. Pueden ser de vida libre, fotosintéticos, heterótrofos y parásitos. La diversidad de microbios se extiende a sus formas y volúmenes, que oscilan entre 0,4 y 3 micrómetros cúbicos. Pueden ser esféricos, en forma de coma, en forma de varilla o cilíndricos.

La definición de estos microbios sugiere que solo pueden verse bajo un microscopio, pero ¿es siempre así?

¿Qué tan grandes pueden llegar a ser estos sorprendentes organismos, y podemos ver alguno a simple vista?

¿Por qué las bacterias son tan pequeñas?

Las células vivas dependen de varios procesos, como la respiración, para generar energía y mantenerlas vivas. Los organismos complejos y multicelulares como los seres humanos dependen de elaborados sistemas de órganos para garantizar que las moléculas esenciales para ellos, como el agua, el oxígeno y los compuestos orgánicos (proteínas, carbohidratos, grasas), estén disponibles a tiempo. Estos materiales deben transportarse desde el medio ambiente hasta el interior de las células, donde pueden utilizarse para las necesidades del cuerpo.

Ilustración vectorial del sistema de intercambio de gases humanos.  El oxígeno viaja de los pulmones al corazón, a todas las células del cuerpo y regresa a los pulmones como CO2.

Los organismos complejos utilizan mecanismos complejos para el intercambio de gases (Crédito de la foto: VectorMine/Shutterstock)

Pero recuerde, una bacteria es solo una forma de vida unicelular simple.

Las bacterias realizan la difusión para transportar moléculas importantes, como agua, gases (oxígeno y dióxido de carbono) y algunos iones. Esto asegura que las moléculas se muevan de áreas de alta concentración a áreas de menor concentración. Las membranas celulares facilitan la difusión, lo que permite que las moléculas necesarias se difundan y los materiales de desecho se difundan.

También usan algo de energía para transportar moléculas más grandes, como la glucosa, a sus células.

Dentro de la célula, la mayoría de las moléculas luego se difunden por toda la bacteria.

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Difusión a través de las membranas celulares (Crédito de la foto: Fancy Tapis/Shutterstock)

La difusión solo funciona en niveles microscópicos, ya que la difusión a grandes distancias requiere mucho tiempo. Es muy eficiente para el rango de tamaño minúsculo de 1 a 10 micrómetros de largo, dentro del cual se encuentran la mayoría de las bacterias. A medida que los organismos aumentan de tamaño, su relación superficie-volumen disminuye, dejando menos área de superficie para que se produzca la difusión. Sin estructuras y órganos especializados para el transporte, la vida multicelular moriría mientras espera que el oxígeno se difunda a través de todas sus células.

Pero, ¿qué es lo más grande que un microbio puede obtener?

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Pez cirujano marino tropical (Crédito de la foto: Dmitry Rukhlenko/Shutterstock)

Las entrañas del pez cirujano marino tropical albergan la bacteria Epulopiscium fishelsoni, que es una de las bacterias más grandes conocidas. Con el asombroso tamaño de 200-700 micrómetros, Epulopiscium supera en tamaño a la mayoría de sus compañeros microbios y puede verse a simple vista, ¡pero ciertamente no es el más grande de todos!

Estas bacterias tienen mucho más ADN que otras bacterias, y está estratégicamente disperso cerca de sus membranas celulares. Cada uno de sus genes actúa como una fábrica biomolecular especializada, lo que significa que los metabolitos se producen cerca de los lugares donde se utilizarán.

Epulopiscium comparte similitudes con organismos eucariotas complejos. Tienen regiones especializadas de la célula que actúan en respuesta a estímulos locales.

El tamaño nunca ha sido un obstáculo para Epulopiscium. Están cubiertos de flagelos y son muy móviles, lo que facilita el movimiento de los nutrientes y, por lo tanto, la difusión. Su entorno (las tripas del pez cirujano) hace que estos nutrientes sean fácilmente accesibles para ellos.

Thiomargarita magnifica, la bacteria más grande que se ha descubierto, mide entre 1 y 2 centímetros de largo.

Representación de Thiomargarita Magnifica (Crédito de la foto: joshimerbin/Shutterstock)

En 2022, el biólogo Olivier Gros publicó su descubrimiento de una bacteria aún más grande, la extraordinaria Thiomargarita magnifica, con forma de hilo, que se encuentra en los manglares de Guadalupe en el Caribe. Visibles a simple vista, estos organismos filamentosos oxidan azufre para su sustento y pueden alcanzar hasta un centímetro de longitud.

A pesar de su tamaño, ha sido clasificada como una bacteria debido a la falta de orgánulos complejos, que son una característica de los organismos superiores en la jerarquía. La bacteria tiene una vacuola central que ocupa el 73% de su volumen. Este saco lleno de agua y nitrato actúa como un depósito de nutrientes y aplasta los componentes celulares cerca de la membrana celular, lo que garantiza que no sea necesaria la difusión a larga distancia.

En lugar de flotar libremente alrededor de la célula, el genoma de T. magnifica se almacena en miles de cuerpos unidos por membranas. Cada uno de estos cuerpos, denominados pepinas, contiene instrucciones sobre cómo construir y metabolizar proteínas de acuerdo con las necesidades celulares. El funcionamiento específico de las pepinas está pendiente de investigación, pero los investigadores creen que tienen similitudes con los orgánulos de células eucariotas.

En los últimos siglos, hemos pasado de no saber nada sobre la existencia de las bacterias a conocer miles de especies bacterianas que superan sus limitaciones fisiológicas de manera asombrosa. De los 8,7 millones de especies que se estima que existen en la Tierra, el 86 % de las especies todavía esperan ser descubiertas, por lo que no será una sorpresa si bacterias más grandes que T. Magnifica están en algún lugar ahora mismo, ¡escondidas justo debajo de nuestras narices!

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