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Crecimiento bacteriano en condiciones de hiperaceleración


Crecimiento bacteriano a 403.627 g. Fotografías tomadas a las 0 (A), 6 (B), 24 (C) y 48 (D) horas. Puede observarse el crecimiento del pellet bacteriano.

De todos es sabido que las bacterias son organismos adaptados a condiciones de vida muy extremas, encontrándose especies que son capaces de reproducirse a temperaturas muy elevadas o muy bajas, pH muy ácidos o muy alcalinos, altas presiones o elevadas dosis de radiación. En un trabajo publicado en esta semana en la revista PNAS se ha estudiado la capacidad de los microorganismos de resistir elevadas aceleraciones, lo que equivale a una supervivencia en ambientes de gravedad extremas. Se ha demostrado en ese trabajo que hay bacterias que son capaces de reproducirse y crecer en condiciones tan extremas como una hiperaceleración a 403.627 g.

El valor “g” da una idea de la aceleración. Está basado en la aceleración que produciría la gravedad terrestre en un objeto cualquiera en condiciones ideales (sin atmósfera u otro rozamiento). Una aceleración de 1g es generalmente considerado como igual a la gravedad estándar, que es de 9.8 metros por segundo cuadrado. Se toma como valor de 1g aquel que existe en condiciones normales en la superficie terrestre, pero este valor puede ser muy diferente en planetas con mayor gravedad (por ejemplo el valor es Júpiter es de 2.35 g), en cometas o en asteroides en el momento de entrar en la atmósfera. También se pueden obtener valores g elevados en sistemas de elevada aceleración; un Fórmula 1 alcanza valores de 3-5 g; valor similar al obtenido en una montaña rusa, un jet de combate puede alcanzar valores de 9 g, mientras que una bala puede alcanzar valores cercanos a los 50.000 g.

Los humanos sufrimos graves daños cuando se produce una larga exposición a elevadas aceleraciones. Se considera que una persona no especialmente entrenada puede soportar durante cortos espacios de tiempo aceleraciones de 5g como máximo, mientras que los pilotos militares o los astronautas sufren con frecuencias aceleraciones de 9 g. Se estima que la exposición por más de un minuto a 16 g produce daños irreversibles que conducen a la muerte. El amante de la velocidad John Stapp estuvo sometido durante unos segundos a una aceleración de 46.2 g sin sufrir daños aparentes.

En estudios realizados con anterioridad se había demostrados que protozoos como los Paramecium tetraurelia eran incapaces de proliferar en ambientes de gravedad superior a 10 g. Cuando se incrementa mucho la aceleración lo que ocurre es que todos los organismos tienden a migrar hacia el fondo del tubo de cultivo formando lo que típicamente se denomina “pellet”. En el trabajo aquí presentado se probó la capacidad de varios microorganismos, Escherichia coli, Paracoccus denitrificans, Shewanella amazonensis, Lactobacillus delbrueckii y Saccharomyces cerevisiae de crecer en condiciones de hiperaceleración. El dato sorprendente es que las bacterias Escherichia coli y Paracoccus denitrificans fueron capaces de crecer a valores tan elevados como 403.627 g. Un análisis detallado mostró que una de las claves para la supervivencia en estas condiciones es el pequeño tamaño de los procariotas.

Dada la extraordinaria capacidad de las bacterias para resistir, e incluso crecer, en condiciones de valores de gravedad difícilmente observables en la naturaleza, se sugiere que podemos descartar los valores gravitaciones como condición ambiental limitante en ambiente extraterrestres para que la vida prolifere.

Morfología bacteriana de células de Paracoccus crecidas a 1 g (A), y 134.425 g (B). Puede observarse que no se producen variaciones significativas en la forma de las células.

Referencia:
Deguchi, S. y col. (2011) Microbial growth at hyperaccelerations up to 403,627 x g. PNAS 108:7997-8002.


  1. stop
    11 mayo, 2011 a las 15:36

    curioso. francamente curioso.

    PD: no entiendo ocmo este post no es comentado i el de las universidades sip

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  2. Albireo
    11 mayo, 2011 a las 15:41

    Un artículo interesante. ¿Porqué exactamente 403.627 g? ¿Es el límite de lo alcanzable con la actual tecnología? ¿O es una cifra múltiplo de algo?

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  3. 11 mayo, 2011 a las 15:54

    Albireo, interesante pregunta. Yo también me la hice al leer el título. La explicación es muy práctica: es la máxima aceleración que se consigue con la ultracentrífuga en la que se han hecho los experimentos.

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  4. Marino
    11 mayo, 2011 a las 19:00

    una pregunta tonta, el punto es separador decimal o de miles???
    Es que sabía que las ultracentrifugas van rápido, pero tanto??

    Aunque sean «solo» 400 g, es fascinante que no sólo consigan mantenerse íntegras, si no que incluso sean capaces de crecer! A esa aceleración, hasta la proteína mas pequeña debe tardar poquisimo en sedimentar, como harán para mantener cada cosa en su sitio?

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  5. 11 mayo, 2011 a las 19:03

    Marino son miles. La coma en la parte inferior en ingles equivale a nuestro punto, por tanto son 400 y pico mil g. Una pasada.

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  6. Marino
    11 mayo, 2011 a las 19:18

    OMG!
    Voy a leerme el articulo, a ver si no me pierdo demasiado.

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  7. josemi
    12 mayo, 2011 a las 8:15

    La gravedad es un problema para nosotros, los bichos grandes. Los bichos pequeños tienen otros problemas y practicamente ni se enteran de la gravedad.

    Siempre recomiendo leer un libro que creo es inencontrable, «tamaño y vida».

    Desde luego los 400 000 Gs es una pasada, mas teniendo en cuenta que al final, es un limite del aparato, no de la bacteria.

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  8. 12 mayo, 2011 a las 9:07

    Josemi, siendo correcto lo que comentas, no deja de sorprenderme este resultado experimental. Las bacterias no son bolas rígidas, sino que tienen un interior citoplasmático con la viscosidad del un gel (y por tanto alterable ante una fuerza gravitacional intensa). Dentro de la célula se ha de mantener la transcripción, la traducción, el correcto reparto del DNA durante la división, la correcta septación, etc. Y el experimento sugiere que todo eso se mantiene a una acelaración brutal.

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  9. josemi
    12 mayo, 2011 a las 9:56

    Efectivamente. Una cosa es que a 1 G la gravedad se pueda quitar de las ecuaciones para una bacteria y otra cosa son 400 000. Ni siquiera Son Guku entraba a 400 000 Gs 😀

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  10. josemi
    12 mayo, 2011 a las 9:57

    Quise decir entrenaba, me he jorobado yo mismo el chiste.

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  11. Trantror
    12 mayo, 2011 a las 10:14

    me pregunto como se puedo obtener una aceleracion tan brutal y como la miden ?
    supongo que sera mediante la aceleración centrifuga pero 403.627 g es como decir
    3.955.544,6 m/s2 una salvajada , y sabiendo que a = V2/r aceleración centrífuga
    para conseguir algo asi debieron utilizar un acelerador de partículas ( bromas a parte jje ) y no entiendo como se pueden llegar a reproducir bacterias como la Escherichia coli o el Paracoccus sin que su ADN se desnaturalice con esta gravedad
    si la gravedad a esas dimensiones es mas fuerte que la fuerza electromagnética que mantiene unido los atomos entre si ( no la fuerza atómica )
    tambien he oido hablar del comportamiento «inteligente » de los paramécios que parecen descartar una sustancia quimica una vez que fagocitan y que tienen » memoria » y que actualmente la ciencia no puede explicar mas contradictorio es sabiendo que es un ser unicelular
    un saludo
    buen reportaje

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  12. Marino
    12 mayo, 2011 a las 10:29

    Es una pena que el diseñador no nos metiese el programa informático para convertirnos en pellets en casos de hiperaceleración, y así poder seguir vivos XD

    Es una pena que no puedan hacer una «foto» de las bacterias cuando están sometidas a las altas aceleraciones. El hecho de que tengan un aspecto similar despues de la incubación «acelerada» comparando con la incubación normal implica que durante el proceso mantengan su forma todo el rato?
    Y como harán las bacterias de la parte interior del pellet para hacerse con alimento?
    Lo que mas me fascina es eso, que a esas aceleraciones procesos que implican proteínas de alto peso molecular, como puede ser toda la replicación, puedan estar funcionando. A esas velocidades, si pones todas esas proteínas en disolución, me imagino que se quedarán apegotoñadas en el fondo del tubo (claro que a lo mejor no es asi para nada, y ando equivocado XD) sin orden ni concierto.
    Pues eso, una lastima que no se pueda «ver» qué pasa mientras tienes la muestra sometida a la aceleración.

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  13. 13 mayo, 2011 a las 13:11

    Trantor, con una ultracentrífuga se puede alcanzar 1 millón de g. El problema técnico que se plantea, y que no he leído aún como lo han resuelto, es que para alcanzar esas velocidades, se hace el vacío y se mantiene temperatura de 4ºC, para evitar calentamientos por rozamientos a esas velocidades. Pero las bacterias precisan T de 37ºC y aire para vivir. ¿Cómo lo han hecho? Lo investigaré 😉

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