NeoFronteras

Un ojo de tres micras

Área: Biología — domingo, 14 de febrero de 2016

Algunas cianobacterias funcionan como un ojo y ayudan al organismo a dirigirse hacia la luz.

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Las maneras que tiene la Naturaleza de sorprendernos a veces son pasmosas. Nuestros ojos tienen unos 100 millones de células que actúan como fotorreceptores, gracias a ellas podemos formar ver el mundo que nos rodea. Se necesitan muchos de estos “píxeles” para poder formar una imagen, cuantos más mejor.

Si nos fijamos en ese ejemplo y cada “píxel” tiene que estar formado por una célula, entonces podríamos concluir que un ser unicelular no puede ver. Sin embargo, ya vimos por aquí que existen seres unicelulares eucariotas que tienen algo así como un sentido de la vista.

Ahora nos sorprenden con el hecho de que la célula de las cianobacterias del género Synechocystis es un sistema que, a modo de lente, permiten seguir la localización de las fuentes de luz.

Las cianobacterias se encuentran por todo el ámbito terrestre, tanto en agua dulce como salada. En el pasado se las consideraba algas, pero se comprobó que en realidad son seres procariotas, es decir, bacterias. En los océanos son los más importantes productores de oxígeno y consumidores de dióxido de carbono por fotosíntesis. En el pasado fueron los primeros seres en construir estructuras biológicas (estromatolitos) y en proporcionar oxígeno en grandes cantidades por primera vez en la historia de nuestro planeta.

Synechocystis tiene forma esférica y mide unas tres milésimas de milímetro (3 micras). Vive en ríos y lagos de agua dulce. Es muy importante que encuentre lugares en los que la luz sea lo suficientemente intensa como para realizar la fotosíntesis, pero no demasiado intensa como para que la pueda dañar. Además, este microorganismo puede nadar y “gatear” por las superficies sólidas.

Antes se creía que estos microorganismos iban hacia al luz del sol de la que dependen para realizar la fotosíntesis de modo aleatorio y cambiaban de dirección si se encontraban con la oscuridad. Pero resulta que no es así, pues se desplazan de forma activa a los lugares que le son más propios desde el punto de vista luminoso.

Ahora se publica un estudio (de descarga gratuita) realizado por Conrad Mullineaux (Queen Mary University of London) y sus colaboradores en el que se demuestra que esta bacteria usa su “cuerpo” curvado para enfocar la luz en el lado contrario de la membrana celular del que proviene esta (ver imagen de cabecera). Como en su membrana hay varios fotoreceptores, entonces usan esta información para moverse activamente hacia la luz.

Observadas bajo un microscopio se puede ver un punto de luz sobre la membrana celular justo al lado opuesto de la fuente de luz. Entonces los investigadores simularon este punto luminoso con un láser para así engañar a la bacteria y comprobaron que, efectivamente, se movía activamente en dirección opuesta al láser y a favor de una fuente de luz imaginaria.

En unos minutos a partir de ser iluminada a la bacteria le crecen unas estructuras en forma de tentaculillos denominados pili que reaccionan arrastrando la célula hacia la fuente de luz.

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“Nuestra observación de que estas bacterias son objetos ópticos es bastante obvia, pero nunca lo pensamos hasta que lo vimos”, dice Mullineaux. “Nadie tampoco lo notó en el pasado a pesar del hecho de que los científicos han estado estudiando esta bacteria bajo el microscopio desde hace 340 años”, añade.

A partir del tamaño de este punto de concentración de luz se puede deducir que la bacteria ve con una resolución de 20 grados, es decir unas 100 veces peor que un ojo humano, pero recordemos que efectúa esta tarea en un volumen mil millones de veces inferior. Como en la retina humana, la “imagen” que forma está boca abajo.

Los investigadores especulan con que esta técnica podría estar más extendida y que otras bacterias también la podrían usar.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4873

Fuentes y referencias:
Artículo original.
Artículo original en pdf.
Vídeos y material gráfico.
Fotos y dibujo: Nils Schuergers y colaboradores, doi: 10.7554/eLife.12620.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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6 Comentarios

  1. Miguel Ángel:

    Con esta noticia y la de los estromatolitos, ya conocemos un poco mejor a estas bacterias, reinas y señoras de los oceános primitivos.

  2. tomás:

    Creo entender que el mecanismo utilizado es similar al del ojo humano. Entra la luz por uno o varios fotorreceptores, parece pasar por algún tipo de lentes que serán, quizás, distintas densidades de su citoplasma y queda enfocada en el punto de luz; en nuestro caso formando imagen. No creo que en esas algas. Pero no comprendo por qué se mide la resolución en grados. Entendería que se midiese así el campo de visión.
    Saludos.

  3. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    En grados miden la capacidad de resolver cosas, dos puntos que esté a 20 grados o menos son indistinguibles para este microorganismo. En realidad es una “visión” muy pobre.

  4. tomás:

    Sí, claro, si estamos de acuerdo en lo fundamental. Imagino que su visión se limita a recibir una mancha luminosa hacia la que se mueven, pero si hablamos en grados, la distancia entre dos puntos no es la misma a un metro que a un centímetro. Si los dos puntos están, a cualquier distancia del organismo, más abiertos que esos 20 grados, no podría percibirlos simultáneamente separados, por ello hablo de campo. El ojo humano -uno solo- quieto y apuntando a un solo lugar, su campo de visión hacia su lado es, (lo he estimado en mí) diría que algo más de 90º y hacia el lado contrario limitado por mi nariz, creo que unos 50º. O sea que, en horizontal un total de 140º.
    Pero en realidad habría que medir el ángulo sólido y no me apetece llegar a tanto. Pero habría que medir en estereorradianes o en grados cuadrados. Pero el artículo no habla de grados cuadrados, sino de grados a secas. Creo que se refiere a grados cuadrados que es lo serio.
    Pues eso.

  5. NeoFronteras:

    Da igual a a distancia a la que se encuentren esos dos puntos. Lo único importante es el ángulo que mantienen para saber si son resueltos o no.
    La amplitud de campo es otra cosa y también se puede medir en grados.

  6. tomás:

    Sí. Una cosa es la resolución, medible en grados de geometría plana para discriminar dos puntos y otra la amplitud del campo que, si queremos totalizar, habría que emplear también grados, pero cuadrados.
    Ha habido una mezcla de dimensiones, quizá por confusión mía. Me parece que estamos de acuerdo.

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