Más ágiles que cualquier atleta: los microbios más veloces que ha encontrado la ciencia

En los deportes de los Juegos Olímpicos de Inviernolos atletas en trineos ligeros se deslizan a más de 145 kilómetros por hora, los jugadores de hockey lanzan el disco a través del hielo a 160 kilómetros por hora y los patinadores de hielo artísticos dan hasta 342 vueltas por minuto. Eso es rápido.

Pero estas hazañas humanas no parecen tan impresionantes cuando se comparan con los demonios de la velocidad del mundo microbiano. En estos juegos continuos, los minúsculos depredadores y sus presas alcanzan altas velocidades durante la persecución. Los microbios hambrientos dan saltos increíbles para conseguir comida. Otros lanzan partes de su cuerpo o se expanden o contraen con más fuerza que la que experimentan los astronautas en un despegue. La esquiadora Lindsey Vonn no tiene nada que envidiar a estos velocistas.

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los microbios logran estas hazañas atléticas a pesar de ser tan pequeños que su entorno los frenos: un microbio que queda en el agua es como un esquiador que intenta atravesar una pista cubierta de miel hasta el cuello. Y se enfrenta a competiciones de vida o muerte en una carrera evolutiva sin fin. “El mundo pequeño no es un mundo muy amable”, afirma Manu Prakash, bioingeniero y oceanógrafo de la Universidad de Stanford y coautor de un artículo sobre microbios ultrarrápidos en el Revisión anual de microbiología de 2025. “O estás huyendo de algo o estás persiguiendo algo”.

Aquí, Revista Conocible presenta una serie de microbios veloces que merecen sus propias medallas.

Las bacterias más rápidas

En cuanto a velocidad pura, el campeón reinante es una bacteria con forma de huevo llamada candidato Ovobacter propellens (el nombre aún no es oficial porque los científicos aún no la han descrito completamente ni la han cultivado sola en un tubo de ensayo). Descubierta a medio metro de profundidad en las arenas de la costa de Dinamarca, utiliza sus 400 flagelos en forma de cola para nadar a una velocidad de hasta un milímetro por segundo.

Pero enfrentar a todos los microbios entre sí en una sola carrera sería injusto. Algunos son grandes y otros pequeños, lo que significa que se enfrentan a diferentes resistencias de su entorno. Por lo tanto, en su revisión, los autores calcularon la velocidad en términos de longitud corporal por segundo.

En el caso de candidato O. propellens, una bacteria bastante grande, de cuatro a cinco micrómetros de diámetro, su velocidad máxima se traduce en unas 200 longitudes corporales por segundo. Le arrebata el podio Magnetococo marinusun organismo con forma de bola de solo uno o dos micrómetros de diámetro que nada a una velocidad de hasta 500 longitudes corporales por segundo. Compárese esto con el trineo ligero, considerado el deporte olímpico de invierno más rápido, en el que los atletas alcanzan una velocidad de unas 25 longitudes corporales por segundo.

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El espécimen concreto de marinus cuya velocidad midieron los científicos fue aislado de las aguas del estuario de Rhode Island. Cuando los investigadores instalaron por primera vez un nuevo microscopio 3D para observar a este velocista, este se movía tan rápidamente que aún tenían dificultades para evaluar su trayectoria, recuerda Damien Faivre, científico interdisciplinario de la Universidad de Letonia en Riga.

Después de cambiar a un microscopio diferente, Faivre y sus colegas vieron que marinus nadaba en una trayectoria helicoidal, como un patinador artístico realizando un axel de rotaciones múltiples. Se mueve utilizando dos haces giratorios de siete flagelos cada uno, uno delante y otro detrás. Rastrear ese movimiento en forma de sacacorchos fue clave para otorgar a marinus su récord, dice Faivre: cuando los científicos calcularon la velocidad del microbio calculando en esa distancia total, “en realidad viajaba mucho más de lo esperado”.

El microbio se llama. magnetococo porque posee una cadena de cristales de magnetita que actúa como una pequeña brújula, ayudándole a navegar hacia los lugares con bajo nivel de oxígeno que prefiera. Algún día, podría administrar medicamentos al interior de tumores con bajo nivel de oxígeno. En un estudio, los científicos pegaron docenas de bolsitas membranosas llenas de medicamentos por todas las bacterias, las inyectaron en ratones y utilizaron imanes para guiarlas cerca de los tumores. A partir de ahí, la preferencia de los microbios por el bajo nivel de oxígeno llevó a más de la mitad de ellos. a penetrar los tumores.

Las arqueas más rápidas

Las arqueas son otro dominio de microbios, tan distintos de las bacterias como lo son los seres humanos, y antes se pensaba que eran nadadoras más lentas.

Científicos refutaron esa idea en un análisis realizado en 2012. La arquea más veloz, en función de la longitud de su cuerpo, era Metanocaldococcus villosusque podía rivalizar con marinus. Se trata de un microbio redondeado de uno a dos micrómetros de diámetro que ama los lugares calientes y expulsa metano, y que alcanza una velocidad de hasta 468 veces la longitud de su cuerpo por segundo.

M. villosus combustible descubierto en una fuente hidrotermal al norte de Islandia. Utiliza sus más de 50 flagelos no solo para nadar, sino también para adherirse a una superficie. como las paredes de las “fumarolas negras”, chimeneas alrededor de las fuentes hidrotermales. A veces utiliza esos flagelos para unirse a otros microbios M. villosus.

Este tipo de velocidad genera calor. Tomemos como ejemplo a la patinadora de velocidad Erin Jackson, que ganó el oro en Pekín en 2022 con un tiempo de 37,04 segundos en los 500 metros. Impulsar su cuerpo de 1,65 metros a una velocidad de 500 veces su longitud por segundo le habría permitido llegar a la meta en unos 0,6 segundos. Pero un atleta humano, si pudiera lograrlo, explotaría, afirma Prakash. Los microorganismos pueden ser rápidos porque son pequeños. Tienen más superficie en relación con su volumen que los seres vivos más grandes, por lo que pueden liberar suficiente calor a través de sus membranas exteriores.

Contraer rápidamente

Los patinadores artísticos como Ilia Malinin doblan los brazos para girar más rápido, pero el protozoo Spirostomum ambiguum realiza una contracción aún más extrema. Puede comprimirse hasta menos de la mitad de la longitud de su cuerpo vermiforme de uno a cuatro milímetros en solo cinco milisegundos.

pero el S. ambiguo no salta ni gira en las aguas salobres que son su hogar. Cuando se contrae, expulsa toxinas para defenderse de los depredadores. El grupo de Prakash dio a conocer que este aplastamiento ultrarrápido también genera un vórtice líquido que indica a las células vecinas que algo está pasando. La onda, amplificada a medida que cada microorganismo se comprime en respuesta, viaja cientos de veces más rápido de lo que los microbios pueden nadar. Al igual que los jugadores de hockey sobre hielo que trabajan juntos, el equipo microbiano sincroniza la expulsión de toxinas.

Cuando S. ambiguo se contrae, siente una aceleración de hasta 15 g, en el extremo inferior de lo que experimentaría un piloto de avión de combate al eyectarse de un avión. Esta fuerza debería destruir el interior de la célula; si Malinin se comprimiera incluso a la mitad de su tamaño, es seguro decir que nunca volvería a realizar otro axel. El equipo de Prakash descubrió que S. ambiguo está protegido por una red de sus propias membranas internas que actúa como amortiguadora.

Expansores extremos

Si S. ambiguo se encoge mucho, Pyrocystis noctiluca hace lo contrario: este plancton oceánico que brilla en la oscuridad se hincha hasta seis veces su tamaño inicial en menos de 10 minutos.

P. noctiluca vive una vida de altibajos, transitando un rango vertical de más de 50 metros en la columna de agua en un viaje de ida y vuelta semanal. Prakash, que describió la rápida inflación de los microbios recogidos en Hawái, lo llama “el mejor maratonista del mundo”.

En la parte superior de su rango, a unos 60 metros de la superficie, P. noctiluca mide entre 200 y 700 micrómetros de diámetro. Allí utiliza la fotosíntesis para recoger energía de la luz solar. Pero también necesita nutrientes que se encuentran más fácilmente en profundidades mayores. Así que se hunde, gracias a la gravedad, hasta una profundidad de unos 150 metros, donde completa su ciclo celular, dividiéndose en dos. Pero si esas células recién nacidas caen demasiado profundas, no pueden superar la gravedad y la presión del agua para ascender. Por lo tanto, realiza lo que Prakash y sus colegas describen como una maniobra de “resortera”. Los microbios absorben agua dulce, disminuyendo su densidad para ascender como boyas.

Potentes lanzadores

Nuestro último velocista es un parásito que empala las células huéspedes con un arpón que puede disparar a más de 300 micrómetros por segundo. Anncaliia algerae es un tipo de microsporidio, un grupo que contiene más de 1.700 especies que, en conjunto, infectan a la mayoría de los animales y contaminan las vías fluviales y los alimentos. Más de una docena de estas especies, incluida A. algeraepueden infectar a los seres humanos, aunque no está claro con qué frecuencia ocurre esto. La infección puede ser asintomática o leve, provocando una variedad de síntomas como diarrea. Puede ser mortal en personas con sistemas inmunitarios debilitados.

A. algerae flota como una espora inactiva con forma de huevo de unos cuatro micrómetros de largo, con su arpón de 100 micrómetros de largo, llamado “tubo polar”, enrollado cómodamente en su interior. Si esa espora aterriza en un entorno adecuado, como el intestino delgado de una persona, disparará su proyecto. La velocidad del arpón podría ayudar a penetrar la mucosa que recubre las células intestinales, especula Gira Bhabha, biólogo celular estructural de la Universidad Johns Hopkins de Baltimore.

Antes incluso de que el tubo se haya extendido por completo, el material infeccioso —al menos dos conjuntos de ADN fúngico y quizás toda la célula, según Bhabha— comienza su viaje a través del tubo. Aunque el tubo solo mide 100 nanómetros de diámetro y los núcleos que contienen el ADN son siete veces más grandes, de alguna manera se aprietan para pasar, moviéndose casi tan rápido como el tubo se despliega.

Los microsporidios se descubrieron hace más de 150 años, pero los científicos aún están tratando de averiguar cómo logran estas hazañas físicas. Bhabha y Prakash sospechan que el arpón puede volverse al revés al emergercomo un calcetín que se da la vuelta.

Estudiar a los atletas olímpicos microbianos es algo más que batir récords: se trata de definir los extremos de los que son capaces los seres vivos, afirma Prakash. Estos organismos existen en un mundo completamente diferente al nuestro, experimentando limitaciones físicas y oportunidades que no comprendemos intuitivamente.

Además, añade Prakash, descubrir ese mundo podría inspirar nuevos inventos; él cree que el sistema de frenado de S. ambiguo también podría funcionar a escala humana.

“En lo extremo”, dice, “siempre se encuentra una joya”.

Este artículo fue publicado originalmente en Conocible en español y traducido por Debbie Ponchner.