El microbio Euplotes gigatrox, descubierto en muestras de agua de mar recolectadas de un sistema de filtración en la isla caribeña de Curazao, exhibe un comportamiento dual que desafía las concepciones tradicionales sobre organismos unicelulares, según investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer en Estados Unidos.

"Esto es una sola célula haciendo algo que usualmente asociamos con el desarrollo de animales", dijo Ben Larson, biólogo del Instituto Politécnico Rensselaer. "Expande nuestra imagen de lo que los organismos unicelulares son capaces de hacer, y nos da un nuevo sistema para hacer preguntas sobre cómo las células controlan su forma y función", según declaraciones recogidas en el estudio.

Los investigadores cultivaron los organismos en agua de mar artificial, suplementada con abundantes nutrientes y bacterias para alimentarse. Durante varios meses, las células se comportaron normalmente, nadando serenamente y consumiendo bacterias mediante un proceso de filtración. Sin embargo, eventualmente los científicos observaron que algunas células habían crecido espontáneamente a tamaños masivos.

Mientras una célula normal mide aproximadamente 54 micrómetros de longitud en promedio, los "supergigantes" alcanzaron alrededor de 140 micrómetros, según las mediciones del equipo. Estos cambios no fueron meramente estéticos: las células gigantes utilizaron su volumen adicional para cazar y devorar a las células normales, consumiendo una célula cada 10 minutos aproximadamente.

"En la alimentación caníbal, las células depredadoras 'atropellan' a las formas normales hasta que quedan alojadas en la cavidad oral, donde son engullidas", escribieron los investigadores en el estudio. "Esto contrasta marcadamente con la alimentación por filtración en las formas normales y otras especies de Euplotes, donde las membranelas generan una corriente para atraer bacterias y pequeños protistas", según el documento publicado.

Las células normales pueden evitar ser devoradas manteniéndose en movimiento. En su estado regular, Euplotes gigatrox puede "caminar" sobre superficies o nadar en fluidos con un elegante movimiento en forma de hélice. Los supergigantes, sin embargo, son demasiado voluminosos para nadar y solo pueden cazar sobre superficies en patrones circulares. Cuando los investigadores los desprendían de las superficies, solo podían caer torpemente a través de los fluidos hasta alcanzar otra superficie.

"La formación de supergigantes representa un compromiso", dijo Larson. "Estas células se convierten en mejores cazadoras pero peores nadadoras, cambiando su nicho trófico de alimentarse de bacterias a explotar un tipo completamente diferente de presa", según sus declaraciones.

La transformación gigante no resultó ser un cambio permanente. El equipo observó que todos los supergigantes revirtieron a su tamaño normal dentro de 24 horas. Parecía existir un período de latencia posterior, durante el cual no podían convertirse nuevamente en supergigantes por un tiempo.

Cuando los investigadores separaron las poblaciones en células normales y aquellas que recientemente habían revertido de supergigantes, nuevos supergigantes se formaron más temprano y con mayor frecuencia en las poblaciones normales que en las de ex supergigantes, según los experimentos realizados.

Para determinar qué ocurría en las células durante la transformación, los investigadores investigaron la expresión génica en células normales, supergigantes y células recientemente revertidas. Identificaron dos conjuntos particulares de expresión génica que parecían desempeñar un papel clave.

"Un conjunto se activa durante la diferenciación a supergigante, y persiste parcialmente en la etapa revertida, mientras que un segundo conjunto se regula al alza solo en células revertidas, y probablemente explica el período de latencia", escribieron los investigadores en el estudio.

Respecto a qué desencadena que algunas células entren en fase supergigante, los investigadores encontraron varias pistas. Los supergigantes aparecían consistentemente solo después de que una población había terminado un período de crecimiento exponencial y se había estabilizado en una fase más estable.

De manera intrigante, no aparecen si hay abundancia de bacterias para consumir. Solo cuando otras fuentes de alimento escasean, un pequeño subconjunto de células parece entrar en su fase caníbal y comenzar a devorar a sus células compañeras, según los hallazgos.

En una inspección más detallada, apareció aún más diversidad en los cultivos, incluyendo formas "aladas", que Larson y su equipo señalan "podrían servir un propósito defensivo", según el estudio.

En todos sus experimentos, los investigadores reportaron que los supergigantes nunca representaron más del 5 por ciento de una población total. Esto, dijeron, sugiere "que la formación de supergigantes podría servir como una estrategia de cobertura de apuestas para un subconjunto de células en una población recientemente en crecimiento cuando alcanza su capacidad de carga", según las conclusiones del estudio.

El descubrimiento de Euplotes gigatrox amplía la comprensión científica sobre las capacidades adaptativas de los organismos unicelulares y plantea nuevas preguntas sobre los mecanismos celulares que controlan la forma, función y comportamiento. La capacidad de una sola célula para modificar dramáticamente su morfología y estrategia de alimentación en respuesta a condiciones ambientales representa un fenómeno raramente documentado en microbiología.

La investigación fue publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences y abre nuevas líneas de investigación sobre diferenciación celular, plasticidad fenotípica y estrategias de supervivencia en microorganismos marinos.