Fotorreceptores en bacterias
Los fotoreceptores son moléculas que capacitan a los seres vivos para percibir las variaciones en la luz. Este tipo de compuestos están presentes en todos los organismos desde bacterias a plantas y animales. El ejemplo más claro en animales son los ojos, que permiten no solo ver las variaciones en la luz sino que además forman las imágenes visuales. Las plantas dependen en gran medida de la luz para vivir es por eso que todos sus órganos, incluidas las raíces, tienen detectores de luz para acompasar sus ciclos de vida lo más posible con su fuente de energía, el sol. Por ejemplo las algas, unicelulares o pluricelulares de vida libre, dependiendo de la intensidad de luz se desplazan en la vertical del agua para modular la cantidad de luz que reciben para optimizar al máximo su fotosíntesis.
Sin embargo, las bacterias también poseen fotoreceptores, tal vez no tan especializados como los de animales, pero sí que lo suficiente como para llevar a cabo ajustes en su propio metabolismo o localización dependiendo de la luz. Existen una gran variedad de fotoreceptores en bacterias desde las proteínas LOV para detectar luz azul hasta proteínas phy para el rojo. Aunque al principio se creía que la bacterias solo empleaban sus fotoreceptores para la fototaxia, su colocación en el medio dependiendo de la luz el estudio de sus funciones han demostrado que tienen muchas más utilidades. Puedes leer más sobre la fototaxia en su artículo aquí.
Las bacterias fotosintéticas utilizan sus fotoreceptores para orientarse como las algas. Pero no solo las bacterias que realizan la fotosíntesis poseen fotoreceptores. La bacteriorodopsina es uno de los pigmentos que utilizan las bacterias para usar la luz, la estructura de este pigmento es similar al de la rodopsina de los ojos de mamíferos. Como ella, la bacteriorodopsina absorbe la luz verde, de 500 a 650 nm de longitud. Esta proteína es similar en su estructura y composición a la de la clorofila y la bacterioclorofila. Todas ellas actúan como un transportador de iones a través de una membrana, ya sea citoplasmática, en las bacterias, como en el tilacoide del cloroplasto.
En el conjunto planta patógeno se ha descubierto que tanto las plantas como las bacterias que las atacan se rigen por el sol para determinados comportamientos. Con la luz las plantas obtienen energía y son capaces de movilizar más recursos. Por el contrario diversos estudios parecen indicar que patógenos de plantas (del género Pseudomonas) expuestos a la luz inhiben su proliferación y esperan a la ausencia de luz para proliferar y atacar a la planta.
Otras bacterias de vida libre en el suelo emplean sus receptores de luz para saber si están expuestas al exterior y actuar en consecuencia, protegiéndose. En varias bacterias, como las de los grupos Myxococcus o Thermus son capaces de utilizar la vitamina B12 como receptor de luz. En oscuridad esta vitamina se une al ADN impidiendo la transcripción de determinados genes. Al recibir luz la B12 se degrada permitiendo la transcripción de los genes de pigmentos que emplea la batería para protegerse de los efectos nocivos de la luz.
Además de las funciones mencionadas, los fotoreceptores en bacterias también juegan un papel crucial en la regulación de su ciclo circadiano. Al igual que en los organismos superiores, las bacterias tienen relojes biológicos que les permiten sincronizar sus actividades metabólicas con el ciclo día-noche. Por ejemplo, en la cianobacteria Synechococcus elongatus, los fotoreceptores ayudan a regular la expresión de genes específicos en diferentes momentos del día, optimizando así su eficiencia fotosintética y su crecimiento.
Otro aspecto interesante es la interacción entre los fotoreceptores bacterianos y los sistemas de señalización celular. En algunas bacterias, la detección de luz puede desencadenar cascadas de señalización que resultan en la producción de compuestos bioactivos. Estos compuestos pueden incluir antibióticos, pigmentos protectores o incluso moléculas de comunicación que permiten a las bacterias coordinar su comportamiento en colonias.
La investigación reciente también ha revelado que los fotoreceptores bacterianos pueden influir en la virulencia de ciertos patógenos. En bacterias como Vibrio cholerae, el agente causante del cólera, la exposición a diferentes longitudes de onda de luz puede modular la expresión de factores de virulencia, afectando así su capacidad para infectar a los huéspedes. Este descubrimiento abre nuevas vías para el desarrollo de terapias basadas en la manipulación de la luz para controlar infecciones bacterianas.
En el ámbito de la biotecnología, los fotoreceptores bacterianos están siendo explotados para diseñar sistemas de control genético basados en la luz. Estos sistemas permiten a los científicos activar o desactivar genes específicos en bacterias mediante la exposición a diferentes colores de luz, ofreciendo una herramienta poderosa para la investigación genética y la ingeniería metabólica.
Finalmente, es importante destacar que el estudio de los fotoreceptores en bacterias no solo amplía nuestro conocimiento sobre la biología microbiana, sino que también tiene aplicaciones prácticas en campos como la agricultura, la medicina y la biotecnología. Por ejemplo, la manipulación de fotoreceptores bacterianos podría llevar al desarrollo de nuevas estrategias para controlar plagas agrícolas o para diseñar bacterias que produzcan compuestos útiles bajo condiciones de luz específicas.