El mundo está rodeado de microorganismos y, por ende, de bacterias. Cientos de miles de ellas, incluso millones, ocupan todos y cada uno de los entornos. El suelo, el agua, las superficies inertes y también las vivas contienen bacterias.
Pero no solo son capaces de ubicarse en estas zonas, sino que también pueden desplazarse a través del flujo del agua, el aire u otros organismos que las transporten y pasar de un lugar a otro.
Estas bacterias no son siempre las mismas especies, ni están en el mismo número. Y muchas de ellas forman estructuras resistentes (endosporas) que les permiten avanzar miles de kilómetros, haciendo frente a ambientes adversos como radiaciones o temperaturas extremas y sin perder su viabilidad.
En este universo de los microorganismos hay uno que destaca por su extraordinaria resistencia a condiciones extremas: el Deinococcus radiodurans, apodado “Conan, la bacteria”.
Y es que esta bacteria ha sido objeto de numerosos estudios por su capacidad para soportar dosis de radiación miles de veces superiores a las que matarían a un ser humano.
Hallazgo
Recientemente un equipo de investigadores liderado por Brian Hoffman, doctor y profesor de Química en la Universidad Northwestern, y Michael Daly, patólogo y profesor de la Universidad de Ciencias de la Salud de los Servicios Uniformados, ambas en Estados Unidos, descubrió que la clave de la resistencia de Deinococcus radiodurans se encuentra en un antioxidante compuesto por un trío de componentes de pequeñas moléculas llamadas metabolitos: iones de manganeso, fosfato y un pequeño péptido.
Este complejo ternario funciona como un protector excepcionalmente poderoso contra el daño provocado por la radiación.
Hoffman indicó en un comunicado: “Hace tiempo que sabemos que los iones de manganeso y el fosfato juntos forman un potente antioxidante, pero descubrir y comprender la potencia ‘mágica’ que proporciona la adición del tercer componente es un gran avance. Este estudio ha suministrado la clave para comprender por qué esta combinación es un radioprotector tan poderoso y prometedor”.
El hallazgo, publicado en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), indica que el antioxidante, bautizado como MDP (protector derivado de la melatonina, por sus siglas en inglés), fue replicado en laboratorio inspirándose en la bacteria.
Según los investigadores, es mucho más eficaz que cualquiera de sus componentes individuales para neutralizar los radicales libres y prevenir el daño celular.
Resistencia
Deinococcus radiodurans ostenta la marca mundial como el organismo más resistente a la radiación, según el Libro Guinness de los Récords. Puede soportar 28 mil veces la dosis letal para los humanos. Mientras que una persona moriría al exponerse a cinco grays (unidad que mide la radiación ionizante), esta bacteria sobrevive a 140 mil grays cuando está seca y congelada. Esto la convierte en un candidato ideal para estudiar los efectos de la radiación y desarrollar estrategias para mitigarlos.
“La cantidad de radiación a la que un microorganismo puede sobrevivir está directamente relacionada con la cantidad de antioxidantes de manganeso que contiene. Cuantos más antioxidantes hay, mayor es la resistencia”, precisó Michael Daly, quien lleva años estudiando esta bacteria. En resumen, más antioxidantes de manganeso significan más resistencia a la radiación intensa.
El estudio de Hoffman y Daly no solo explica el mecanismo que permite a Deinococcus radiodurans resistir la radiación, sino que también demuestra el potencial del MDP como antioxidante sintético. Este compuesto podría tener aplicaciones que van desde la protección de astronautas en misiones espaciales hasta la creación de vacunas inactivadas por radiación.
Por ello, la resistencia de esta bacteria también tiene implicaciones en la exploración planetaria. Un estudio previo del equipo mostró que Deinococcus radiodurans podría sobrevivir en condiciones marcianas durante millones de años si estuviera congelada y enterrada. Este hallazgo incluso alimenta la esperanza de encontrar vida microbiana en Marte.
Utilidad
Los investigadores explicaron que el MDP, al ser un radioprotector simple, rentable, no tóxico y altamente efectivo, podría administrarse por vía oral para mitigar riesgos de radiación espacial.
Daly indicó que “esto resulta crucial, ya que los astronautas en misiones al espacio profundo están expuestos a altos niveles de radiación cósmica y solar”.
El antioxidante inspirado en Deinococcus radiodurans podría utilizarse además para proteger a las personas en emergencias nucleares o accidentes que liberen radiación. Asimismo, se podría aplicar en la industria para proteger materiales sensibles o en la medicina para mitigar los efectos secundarios de tratamientos como la radioterapia.
Para la comunidad científica el estudio podría abrir nuevas líneas de investigación sobre cómo otros organismos emplean antioxidantes para sobrevivir a condiciones extremas. Hoffman señaló que el equipo ahora quiere investigar si este complejo triple de antioxidantes existe en otros seres vivos y si es responsable de su resistencia a la radiación.
Para Tetyana Milojevic, catedrática de exobiología en el Centro de Biofísica Molecular en Universidad de Orleans, esta nueva comprensión del MDP podría conducir al desarrollo de antioxidantes con base en manganeso aún más potentes para aplicaciones en el cuidado de la salud, la industria, la defensa y la exploración espacial. Aunque no participó en el estudio, la experta destacó el valor de estos hallazgos para avanzar en la protección contra la radiación.
Tipos de bacterias
Las bacterias son estudiadas por la bacteriología, una rama de la microbiología. Esta disciplina las ha clasificado de acuerdo con diversos criterios.
Según su morfología
Bacilos De formas alargadas, como barras microscópicas. También se pueden encontrar bacilos en grupos de a dos o formando filamentos.
Cocos De formas esféricas o redondas. Las bacterias tipo coco también pueden presentarse en pares (diplococos), en grupos de a cuatro (tetracocos), en cadenas (estreptococos) y en agrupaciones irregulares o racimos (estafilococos).
Formas helicoidales Pueden ser vibrios, de forma de coma y ligeramente curvados; espirilos, de forma helicoidal rígida o de tirabuzón; o espiroquetas, en forma de tirabuzón flexible.
Es frecuente entre las bacterias de una misma especie que adopten distintos tipos morfológicos, lo que se denomina “pleomorfismo”.
Según la composición de su pared celular
Bacterias gram positivas Adquieren un color violáceo o azulado cuando se emplea el tinte cristal violeta, debido a la presencia de una pared celular engrosada.
Bacterias gram negativas Toman un color rosado o rojo cuando se emplea el tinte cristal violeta, debido a la presencia de una pared celular delgada.
Según su nutrición
Bacterias fotoautótrofas Utilizan la luz solar como fuente de energía y sustancias inorgánicas (principalmente CO2) como fuente de carbono.
Bacterias quimioautótrofas Utilizan compuestos inorgánicos reducidos como fuente de energía y dióxido de carbono como fuente de carbono.
Bacterias fotoheterótrofas Utilizan la luz como fuente de energía y moléculas orgánicas como fuente de carbono.
Bacterias quimioheterótrofas Utilizan moléculas orgánicas como fuente de carbono, que a la vez utilizan como reactivo en reacciones para obtener energía.
Existen otras clasificaciones de las bacterias, que toman en cuenta el hábitat o sus componentes bioquímicos.
Fuente: Concepto