Rejuvenecimiento bacteriano

División de E. coli BIBLIOTECA DE IMÁGENES DE SALUD PÚBLICA, JANICE HANEY CARR

¿Envejecen las bacterias? La mayoría de los libros de texto de biología dirán que no. Sin embargo, la investigación desafió ese punto de vista por primera vez en 2005 y se ha producido un debate durante los últimos 6 años. Pero un nuevo modelo, publicado hoy (27 de octubre) en Current Biology, vuelve a examinar experimentos anteriores y sugiere que el envejecimiento puede haber evolucionado desde el principio como un mecanismo que protege a las nuevas generaciones de los daños acumulados por los padres.

Cuando los investigadores observan el envejecimiento en otro organismo unicelular, la levadura en ciernes, es fácil ver que la división celular es asimétrica, con un progenitor grande que produce descendencia que es mucho más pequeña en tamaño. . (La segunda célula, más grande que resulta de la división celular, todavía se considera la matriz). La asimetría en la división es un aspecto importante del envejecimiento porque permite que un organismo divida las proteínas dañadas, cuya acumulación es ampliamente aceptada…

En 2005, Eric Stewart y sus colegas, entonces en INSERM en Francia, demostraron que las bacterias que se dividen producen dos hijas que se replican a diferentes velocidades, la primera evidencia sólida de división asimétrica. Cuando leyó el periódico por primera vez, dijo Chao, «cambió la forma en que veía el mundo». El hallazgo implicaba que una descendencia estaba recibiendo un golpe, reteniendo las proteínas dañadas que impedían que se replicara tan rápido como la otra célula hija «renovada». En otras palabras, estaba envejeciendo.  Chao comenzó a crear modelos matemáticos para tratar de explicar el envejecimiento y producir predicciones que pudieran probarse para validar aún más los datos de Stewart y sus colegas. Pero el año pasado, apareció otro artículo, publicado por algunos de los mismos investigadores y dirigido por Suckjoon Jun de la Universidad de Harvard, que contradecía parte de los hallazgos de 2005, y Chao se preguntó si su modelo podría explicar ambas observaciones.  El grupo de Jun había desarrollado un sistema en el que solo E. coli podría cultivarse y rastrearse en un canal de microfluidos. Llegaron a la conclusión de que una bacteria «madre» podría dividirse cien veces y no mostrar signos de envejecimiento.  E. coli, escribió en el artículo, tenía «un mecanismo robusto de crecimiento que está desacoplado de la muerte celular».

Cuando Chao volvió a analizar ambos estudios, se dio cuenta de que ambos conjuntos de datos se ajustaban a su modelo matemático. La descendencia de una madre que se dividió asimétricamente en hijas de crecimiento más rápido y más lento tendría una aptitud general más alta que una madre que se dividió simétricamente. Además, mientras que algunas crías se reproducirían más rápido que otras, solo se acelerarían hasta cierto punto, un punto de equilibrio.  La descendencia de reproducción lenta tampoco disminuiría la tasa de reproducción indefinidamente; nunca dejarían de dividirse por completo. Entonces, el linaje producido por las divisiones exponenciales de una sola célula podría «alcanzar un estado inmortal» a pesar de que se dividía asimétricamente y producía células hijas que «envejecían», dijo Chao.

Jun dijo que el modelo es interesante, pero explica solo una parte de los datos de su grupo. También cuestionó la validez de comparar los datos, ya que los dos grupos cultivaron la bacteria en condiciones experimentales bastante diferentes.

Si bien el modelo aún debe probarse y verificarse experimentalmente, propone ideas «interesantes» y » hace predicciones comprobables», dijo Stewart, quien ahora está en la Universidad Northeastern y no participó en la investigación. El modelo sugiere que el envejecimiento puede ser un fenómeno antiguo que confiere una mayor aptitud a un linaje. «La implicación es que cuando una célula no puede reparar todo el daño, se deshace del daño», al dividirse asimétricamente, dijo Stewart.

CU Rang et al., «Temporal Dynamics of Envejecimiento y rejuvenecimiento bacteriano», Biología actual, doi:10.1016/j.cub.2011.09.018, 2011.

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