Una bacteria simbionte de un insecto agrícola esconde en su interior tubos helicoidales llenos de ribosomas, una estructura jamás descrita que desafía la visión clásica de las células bacterianas
Buenos Aires-(Nomyc)-La biología celular parecía tener bastante claro qué se podía esperar del interior de una bacteria. Membranas simples, ribosomas dispersos y poco más.
Debido a ello, el hallazgo de una estructura interna desconocida hasta en una bacteria asociada a un insecto agrícola, provocó sorpresa y debate, ya que no se trata de un detalle menor, ni de una curiosidad microscópica, sino de una organización interna que “no encaja en los esquemas clásicos” con los que se describen las células bacterianas.
El descubrimiento, se recoge en un artículo publicado en npj Imaging y se centra en Candidatus Profftella armatura, una bacteria simbionte que vive dentro del psílido asiático de los cítricos o Diaphorina citri.
Gracias a técnicas avanzadas de microscopía tridimensional, los autores describen una “red de tubos largos, robustos y helicoidales” que ocupa una parte significativa del interior celular y el propio trabajo reconoce que se trata de una “ultraestructura sin precedentes”, lo que abre preguntas fundamentales sobre cómo se organizan algunas bacterias y hasta dónde llega su complejidad interna.
Un insecto diminuto con un papel clave en la agricultura: el protagonista indirecto de esta historia es el “psílido asiático de los cítricos”, un insecto pequeño pero con un impacto desproporcionado en la agricultura mundial, ya que este hemíptero, es el principal vector de la enfermedad del Huanglongbing, considerada la más devastadora para los cultivos de cítricos.
Su importancia, no radica solo en el daño directo que causa al alimentarse de la savia, sino en su capacidad para “albergar y transmitir microorganismos esenciales para su biología y letales para las plantas”.
En el interior del insecto, existe un órgano especializado, el “bacterioma”, que funciona como un refugio celular para bacterias simbiontes, entre las que se destacan dos: Carsonella, encargada de suplir carencias nutricionales del insecto, y Profftella, una bacteria defensiva y en este último caso, produce compuestos tóxicos que protegen al insecto frente a enemigos naturales, lo que convierte a la simbiosis en una “alianza evolutiva muy afinada”.
Lo llamativo es que Profftella no solo tiene un genoma muy reducido, sino que además, presenta una morfología celular poco común ya que las células pueden alcanzar longitudes extraordinarias para una bacteria y como revela el nuevo estudio, contienen en su interior una estructura tubular que “no se parece a nada descripto hasta ahora” en procariotas.
Un tubo que no debería estar ahí: las primeras pistas sobre la existencia de esta estructura surgieron hace años, cuando imágenes bidimensionales de microscopía electrónica mostraron formas tubulares difíciles de interpretar.
El nuevo trabajo, va mucho más allá, reconstruye el interior de las células en tres dimensiones y el resultado es contundente: las células de Profftella contienen “entre uno y más de cuarenta tubos internos”, algunos de hasta 45 micrómetros de longitud.
Según describen los autores, “las células alargadas de Profftella contienen múltiples tubos”, lo que ya de por sí, rompe con la idea de un citoplasma bacteriano homogéneo y estos tubos, no están adosados a la membrana ni siguen una orientación fija, sino que se distribuyen de forma enredada por todo el interior celular.
Otro dato clave es su tamaño y proporción, ya que los tubos ocupan entre un 6 y un 7 por ciento del volumen total de la célula, una fracción nada despreciable ya que en células pequeñas, la cantidad de tubo es menor, mientras que en las más grandes el volumen relativo se estabiliza, lo que sugiere una regulación precisa y no una acumulación aleatoria.
Una arquitectura helicoidal de precisión nanométrica: el análisis a mayor resolución revela que cada tubo no es una estructura simple y está formado por cinco o seis fibras que se enrollan entre sí siguiendo una hélice dextrógira, con un diámetro constante cercano a los 230 nanómetros y además, el interior del tubo es hueco, algo confirmado por su baja densidad electrónica en las imágenes.
El artículo señala que “cada tubo consistía en cinco o seis fibras finas retorcidas en una hélice dextrógira, con un diámetro constante de aproximadamente 230 nm”.
Esta regularidad llama la atención de los investigadores, ya que “se mantiene a lo largo de toda la longitud del tubo, incluso en aquellos que se pliegan o curvan dentro de la célula”.
La estabilidad mecánica de estas estructuras, también sorprendió a los investigadores e incluso, tras tratamientos agresivos, como detergentes, deshidratación y observación en alto vacío, los tubos “conservan su forma”, lo que indica una resistencia poco habitual en estructuras intracelulares bacterianas.
Tubos llenos de ribosomas, pero no de ADN: uno de los interrogantes más importantes era la función de estos tubos y para descubrirlo, el equipo combinó técnicas de hibridación fluorescente con tratamientos enzimáticos selectivos, por lo que descubrió que los tubos “colocalizan con ribosomas, pero no con el ADN bacteriano”.
Según el artículo, “estos resultados indican que el tubo no es un nucleoide, sino una estructura que contiene ribosomas como sus componentes”, lo que descarta una de las hipótesis iniciales, que planteaba que “los tubos pudieran ser una forma inusual de empaquetamiento del material genético”.
Cuando los investigadores degradaron el ARN mediante RNasa, las señales asociadas a los ribosomas desaparecieron, pero la estructura del tubo permaneció intacta, lo que demuestra que los ribosomas “no son el armazón” del tubo, aunque sí estén asociados a él de forma estrecha.
¿Un citoesqueleto bacteriano desconocido?: la presencia de una estructura interna robusta y elongada, lleva de manera inevitable a comparaciones con el citoesqueleto de las células eucariotas.
En la discusión, los autores sugieren que estos tubos podrían “contribuir a la estabilidad mecánica de las células de Profftella, que alcanzan longitudes superiores a los 100 micrómetros y serían especialmente vulnerables sin un soporte interno”.
El artículo agrega que “estos hallazgos sugieren que los tubos, al igual que los citoesqueletos de los eucariotas, pueden ayudar a proporcionar estabilidad mecánica a la célula Profftella altamente elongada” y además, se plantea la posibilidad de que funcionen como andamios internos que faciliten el transporte de sustancias o la organización espacial de la síntesis proteica.
Sin embargo, los propios autores subrayan que “`no existe un equivalente conocido´ en otras bacterias y que la composición molecular exacta de los tubos sigue siendo un misterio e identificar las proteínas responsables de su formación, es uno de los grandes retos que deja abierto el estudio”.
Implicaciones evolutivas y aplicaciones futuras: más allá de la sorpresa anatómica, el hallazgo tiene implicaciones profundas, ya que demuestra que algunas bacterias simbiontes, pueden desarrollar niveles de organización interna mucho más complejos de lo que se asumía, lo que a su vez, obliga a matizar la idea de que la simplicidad estructural es una regla universal en el mundo bacteriano.
Desde un punto de vista aplicado, comprender esta estructura podría abrir nuevas vías para el “control selectivo del psílido asiático”, al atacar de manera específica a su simbionte defensivo sin afectar a otros microorganismos y la biología celular, la evolución y la agricultura, convergen así en un descubrimiento que, partiendo de un insecto diminuto, pone en cuestión “límites que se creían bien establecidos”.
Nomyc-9-3-26
