Cuando eres solo uno de billones puede ser difícil salir adelante. Ese es el problema al que se enfrenta la bacteria acuática Leptothrix cholodnii, que se encuentra a menudo en las esteras microbianas similares a lodos comunes a los cuerpos de agua ricos en minerales. Por lo tanto, establecerse en estas comunidades, L. cholodnii se forma de largo, filamentos rígidos que se convierten en parte integral de la estructura de la estera microbiana.

En un estudio publicado la semana pasada en ACS Nano , un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Tsukuba utilizó cámaras de microfluidos para permitir la visualización de L. cholodnii y estudiar la contribución de las nanofibrillas a la formación de filamentos. Una comprensión más profunda de este proceso podría ayudar a los investigadores a realizar avances significativos en el uso de bacterias formadoras de vainas para procesos como el desarrollo de óxidos de hierro amorfos novedosos para ánodos de baterías de iones de litio y la recolección industrial de pigmentos y metales pesados.

Los filamentos de L. cholodnii están compuestos por cadenas de células inicialmente rodeadas por una vaina blanda hecha de miles de diminutas estructuras similares a pelos entrelazadas llamadas nanofibrillas. Durante la formación de filamentos, las bacterias liberan proteínas que oxidan el hierro y el manganeso en el agua, produciendo óxidos metálicos que se acumulan en las nanofibrillas, haciendo que se endurezcan en un microtubo. Las nanofibrillas también pueden incorporar metales preciosos como el oro, plata, titanio, y circonio. Sin embargo, Se desconoce el papel exacto de las nanofibrillas en la formación de filamentos.

"Debido a que las esteras microbianas se encuentran a menudo en los lechos de los arroyos, utilizamos cámaras de microfluidos para replicar el agua corriente que se encuentra en estos lugares, ", explica el autor principal del estudio, Tatsuki Kunoh." Dejamos que las células individuales pasaran a las cámaras y luego usamos la tensión fluorescente intermitente y de lapso de tiempo de nanofibrillas y microscopía electrónica de barrido atmosférico para examinar el comportamiento de las células individuales y los filamentos multicelulares en desarrollo. "

Los investigadores demostraron que las nanofibrillas son esenciales para la unión de las células bacterianas a superficies sólidas, que se requiere para la formación de filamentos. Confirmando esta observación, variantes de células de L. cholodnii "sin vaina", que no produjo nanofibrillas, deambuló por las cámaras durante todo el experimento, incapaz de adherirse o formar un filamento.

"Al teñir con fluorescencia las nanofibrillas, podríamos monitorear su distribución en la superficie de la célula bacteriana, "dice el Dr. Kunoh." Curiosamente, el posicionamiento de las nanofibrillas parecía dictar la dirección del alargamiento del filamento, durante el alargamiento unilateral, las nanofibrillas se agruparon alrededor del extremo no dividido de la célula, mientras que en elongación bilateral, las nanofibrillas solo estaban presentes alrededor de la parte central de la célula ".

Los investigadores también observaron que las nanofibrillas estaban densamente tejidas alrededor de las secciones maduras de los filamentos en crecimiento, pero formaban una estructura similar a una red más abierta alrededor de las células recién divididas.

Estos nuevos conocimientos sobre el papel de las nanofibrillas en el desarrollo de filamentos podrían permitir a los investigadores adaptar L cholodnii para su uso en aplicaciones industriales como la biorremediación, la extracción de metales pesados ​​y preciosos, y fabricación de microalambres.