Las bacterias son muy populares en el ámbito científico, pero aún hoy su visibilidad al ojo humano es bastante borrosa. Conocerlas más allá de desarrollar una infección es necesario, en especial con la crisis de resistencia que promete dejarnos sin antibióticos útiles contra ellas.

En un esfuerzo por lograrlo, los investigadores ajustaron sus microscopios y tomaron las imágenes más detalladas de bacterias vivas jamás registradas. Esto fue lo que observaron.

Las bacterias cuentan con una membrana externa bien equipada

Las bacterias gramnegativas tienen membranas externas que permiten mantener lo que hay en su interior en su lugar. En efecto, podríamos decir que su función es similar a la de la piel para los humanos ya que esta también las protege del acontecer de su entorno, como la aplicación de antibióticos.

Además, cuentan con una vasta colección de herramientas para lograr dichos cometidos. Entre ellas, figuran proteínas de la membrana externa y toxinas como lipopolisacáridos. Sin embargo, los científicos no tenían muy claro qué sustentaba la formación de estas membranas.

“La membrana externa es una barrera formidable contra los antibióticos y es un factor importante para hacer que las bacterias infecciosas sean resistentes al tratamiento médico”, explicó Bart Hoogenboom, biofísico y autor principal del University College London.

Observando el exterior de las bacterias de cerca

Fue entonces cuando se propusieron estudiar las bacterias vivas desde una escala molecular hasta la celular, para lo cual necesitarían imágenes nítidas y detalladas. De este modo, podrían visualizar la dinámica detrás de la formación de las membranas que recubren sus entrañas.

Con este fin, utilizaron un microscopio de fuerza atómica, el cual empuja la superficie de la membrana de forma continua para determinar su forma. Su funcionamiento es comparable a los escritos en baille, pero en lugar de usar la punta de los dedos, los científicos usaron un láser.

Las mejores imágenes de bacterias vivas muestran a detalle su membrana externa

Escaneos de microscopía de fuerza atómica que muestran la membrana externa de la bacteria E.coli.Crédito: Benn, PNAS, 2021.

El resultado fueron imágenes impactantes de las bacterias vivan que muestran su membrana protectora en todo su esplendor. En estas se observa la densidad de las proteínas sobre su superficie.

“Podemos ver cómo las proteínas de la membrana forman una red que se extiende por toda la superficie de las bacterias, dejando pequeños espacios para parches que no contienen proteínas”, explicó Hoogenboom.

La composición de la armadura bacteriana

Las imágenes muestran muchos agujeros diminutos en la superficie de la membrana bacteriana, por lo que probablemente no sea apta para tripofóbicos. Sin embargo, si tu interés supera su aversión a estos patrones, podrás continuar y notar que estos agujeros son más bien túneles que permiten que las moléculas se difundan con la bacteria. Estos se denominan porinas.

Por su parte, los lipopolisacáridos también yacen sobre la membrana, y se distribuyen en pequeñas secciones de superficie lisa que se expanden a medida que la célula crece.

“Concluimos que la membrana externa es un mosaico de regiones ricas en proteínas de la membrana externa y ricas en lipopolisacáridos separados en fases, cuyo mantenimiento es esencial para la integridad de la membrana y, por lo tanto, para el estilo de vida de una bacteria gramnegativa”.

La utilidad de esta visión más clara

Por más fascinante que suene, estas imágenes hacen mucho más que deleitar nuestros ojos acostumbrados a la alta resolución. Georgina Benn, primera autora y bioquímica de la UCL, destaca que estas son diferentes a las que previamente documentadas, que mostraban una membrana bacteriana con proteínas dispuestas de forma desordenada y superpuestas con otros componentes primordiales.

“Nuestras imágenes demuestran que ese no es el caso, pero que los parches de lípidos están separados de las proteínas como el aceite que se separa del agua”, explica. “En algunos casos formando grietas en la armadura de las bacterias”.

Ahora los científicos estudiarán más a fondo la idiosincrasia de la membrana en busca de debilidades que puedan a provecharse para superar la resistencia a los antibióticos en bacterias gramnegativas como la temida Escherichia coli.

Referencia:

Sharpest images ever reveal the patchy face of living bacteria. https://www.eurekalert.org/news-releases/932291

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