Bacterias no fotosintéticas Bacillus subtilis.

Buena parte de los organismos que habitan nuestro planeta están sujetos a los ritmos circadianos, pero durante mucho tiempo hubo dudas de si las bacterias también lo estarían. Ahora un nuevo estudio publicado en la revista Science Advances trae nuevas luces sobre el tema.

Los científicos descubrieron una especie, entre las bacterias no fotosintéticas, cuya dinámica de vida también se rige por los ritmos circadianos. Este constituye un hallazgo único que proporciona un nuevo punto de partida para nuevas investigaciones sobre el tema.

Los ritmos circadianos rigen la vida en la Tierra

Antes que nada, repasemos un poco el tema. Los ritmos circadianos funcionan como una especie de reloj biológico que cronometra a las células en sus funciones. Gracias a ellos tenemos un horario para dormir y un horario para estar despiertos, y, por consiguiente, controla prácticamente todos los procesos de nuestro cuerpo; entre ellos, los relativos al metabolismo y la función cognitiva.

Pero este reloj no funciona únicamente en los humanos; también se ha observado su influencia en la actividad de los animales, las plantas e incluso los hongos. Entre las bacterias, solo en aquellas que hacen la fotosíntesis, en parte porque necesitan la luz para producir energía química; sobre las que no, apenas acabamos de obtener la respuesta.

Bacterias Bacillus subtilis expuestas a ciclos de luz, oscuridad y diferentes temperaturas

Para este trabajo, el equipo examinó la especie Bacillus subtilis, una bacteria resistente y no fotosintética. Comúnmente presente en el suelo y en el tracto gastrointestinal de muchos animales, incluidos los humanos.

Aunque la especie no realiza la fotosíntesis, cuenta con fotorreceptores que la hacen sensible a la luz. De hecho, los estudios en torno a ella sugieren que su actividad genética y demás procesos podrían seguir una especie de horario en función de las condiciones ambientales, como otros organismos.

Interesados por comprobarlo, los investigadores expusieron la bacteria a dos entornos: un ciclo de oscuridad constante; y un ciclo diario alterno de 12 horas de luz y 12 horas de oscuridad. Mientras tanto, midieron su actividad genética, proceso en el cual destacó la expresión de un gen llamado ytvA, que codifica un fotorreceptor de luz azul.

Observaron que, durante el ciclo con luz y oscuridad alternadas, la expresión de ytvA aumentó durante la fase oscura y disminuyó durante la fase de luz. Mientras que durante el ciclo de oscuridad, el ciclo del gen aún ocurría, pero no seguía la dinámica del ciclo alterno de luz y oscuridad de 24 horas. Esto, de cierta forma, confirmó que las bacterias estaban sujetas a los ritmos circadianos.

Otro experimento consistió en exponer la bacteria a ciclos de temperatura diferentes como otra forma de simular los cambios que ocurren entre el día y la noche. Y de igual forma, la expresión de ytvA disminuyó y fluyó a medida que las temperaturas oscilaban entre 12 horas a 25,5 °C (77,9 °F) y 12 horas a 28,5 °C (83,3 °F). Y al igual que con la oscuridad constante, tuvo un funcionamiento más libre en ausencia de ciclos.

Bacterias no fotosintéticas viven en función de los ciclos circadianos

“Hemos descubierto por primera vez que las bacterias no fotosintéticas pueden decir la hora”, explica la cronobióloga Martha Merrow de la Universidad Ludwig Maximilian de Munich. “Adaptan su funcionamiento molecular a la hora del día leyendo los ciclos en la luz o en el ambiente de temperatura”.

Esta es la primera vez que la ciencia observa la influencia de los ciclos circadianos en bacterias no fotosintética. Por supuesto, el hallazgo corresponde solo a una especie, sugiere que otros organismos similares podrían estar sujetos a ellos también. Y cabe destacar que, aunque no podamos verlas a simple vista, las bacterias representan aproximadamente el 15 por ciento de la vida en la Tierra.

Referencia:

A circadian clock in a nonphotosynthetic prokaryote. https://advances.sciencemag.org/content/7/2/eabe2086