UniversidaddeCádiz

Este trabajo ha sido publicado en la prestigiosa revista ‘Science Advances’ y supone un cambio radical en la forma de entender estos organismos microscópicos, indispensables para el sustento de la vida

Las investigadoras de la Universidad de Cádiz Ana Bartual y Bárbara Úbeda, pertenecientes al departamento de Biología y adscritas al Instituto Universitario de Investigación Marina (INMAR), han participado en un estudio que evidencia que las cianobacterias marinas[1] no operan de forma aislada, sino que interaccionan físicamente a través de unos nanotubos que actúan como puente de intercambio entre células.

Este trabajo, que ha sido publicado en la prestigiosa revista Science Advances, ha sido liderado por un equipo de investigación de la Universidad de Córdoba, que también realizó parte del hallazgo llevado a cabo años atrás de unas estructuras denominadas nanotubos descritos en otros tipos de bacterias, pero que hasta ahora no se habían descrito en cianobacterias marinas, organismos responsables de producir más de la mitad del oxígeno que hay en la Tierra.

Además, según ha concluido la publicación en la que han participado las profesoras Bartual y Úbeda, estos pequeños tubos pueden conectar distintos tipos de células y posibilitan que estos seres vivos puedan traspasarse material generando un puente de intercambio y conectando células cercanas. Se demuestra, además, la transferencia en vivo de sustancias de unas cianobacterias a otras. Desde que estos organismos fueron descubiertos, se trata de la primera vez que se evidencia un contacto físico y directo entre ellos.

Las investigadoras Bárbara Úbeda y Ana Bartual en el laboratorio de la UCA.

Hasta ahora se pensaba que estos organismos operaban de forma aislada, no obstante, esta investigación pone sobre la mesa que podrían actuar como una especie de red en la que interaccionan, una premisa de gran relevancia teniendo en cuenta que estos seres vivos son los organismos fotosintéticos más abundantes del planeta, suponen un auténtico pulmón para los océanos y son indispensables para el sustento de la vida tal y como se conoce, como han subrayado sus autores.

El estudio, liderado por la investigadora principal M.ª del Carmen Muñoz Marín de la UCO, ha movilizado durante los últimos años a un grupo multidisciplinar integrado, entre otros, por el Instituto Universitario de Investigación Marina de la Universidad de Cádiz, los departamentos de Bioquímica y Biología Molecular, y de Biología Celular de la UCO, el Instituto Maimónides de Investigación Biomédica de Córdoba, el Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis de Sevilla o la oceanógrafa Sallie W. Chisholm, miembro del Massachusetts Institute of Technology y descubridora de la inmensa abundancia e importante papel ecológico del  género Prochlorococcus de cianobacterias en el océano global.

Desde que comenzó la investigación, y tras revisar la bibliografía disponible acerca de estos nanotubos en otras bacterias, el equipo científico 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. Desde el INMAR, las investigadoras Ana Bartual y Bárbara Úbeda han conseguido, mediante una técnica de microscopía y fluorimetría combinada, multitud de imágenes que demuestran la presencia de estas estructuras en células vivas tanto en cultivo como en muestras naturales marinas.

El trabajo ha evidenciado, además, 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.

Las investigadoras Elisa Angulo y Mª Carmen Muñoz en dependencias del INMAR.

Nuevos interrogantes

Es importante indicar que 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 recursos disponibles en el medio?

El grupo de investigadores ya está tratando de dar respuesta a algunas de estas preguntas, pero habrá que esperar a los próximos meses para seguir almacenando conocimiento sobre estas cianobacterias marinas, los seres vivos que “inventaron” la fotosíntesis y que, con más de 3.500 millones de años de historia evolutiva, suponen una de las formas de vida más antiguas conocidas. Este estudio, concluyen, no sólo es de vital importancia para entender los ecosistemas, sino también para entender procesos básicos fundamentales en el vasto campo de la biología.

Referencia bibliográfica: 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

Fuente: UCO/UCA.

[1] Las cianobacterias son bacterias, pero contienen Clorofila a y, por tanto, tienen la capacidad de hacer fotosíntesis oxigénica, como un alga o una planta.