Incluso las bacterias más simples pueden anticipar los cambios de estación

A pesar de estar entre las formas de vida más simples de la Tierra, las cianobacterias son capaces de anticipar y prepararse para los cambios de estación en función de la cantidad de luz a la que están expuestas.

Hace más de un siglo que se sabe que los organismos complejos pueden utilizar la duración del día como una señal para las condiciones ambientales futuras (por ejemplo, los días se acortan antes de que empiece a hacer más frío). Fenómenos como la migración, la floración, la hibernación y la reproducción estacional están guiados por este tipo de respuestas en plantas y animales, conocidas como fotoperiodismo, pero nunca se había observado hasta ahora en formas de vida simples como las bacterias.

Luísa Jabbur, entonces en la Universidad de Vanderbilt en Nashville, Tennessee, y sus colegas expusieron artificialmente Sinechococcus elongatus cianobacterias a diferentes duraciones del día y encontraron que aquellas que experimentaron días cortos simulados sobrevivieron dos o tres veces mejor a temperaturas heladas, lo que indica que se habían preparado para condiciones similares al invierno.

Al probar períodos más cortos y más largos, los investigadores determinaron que la respuesta tarda entre cuatro y seis días en desarrollarse.

Estos organismos generan una nueva generación en cuestión de horas, lo que significa que las células deben transmitir la información sobre la duración del día a sus descendientes. Sin embargo, los investigadores aún no comprenden cómo se transmite esta información.

Las cianobacterias, que capturan energía de la luz solar a través de la fotosíntesis, existen desde hace más de 2 mil millones de años y se encuentran casi en todas partes de la Tierra.

“El hecho de que un organismo tan antiguo y tan simple como una cianobacteria pueda tener respuestas fotoperiódicas sugiere que se trata de un fenómeno que evolucionó mucho antes de lo que podríamos haber imaginado”, afirma Jabbur, que ahora trabaja en el Centro John Innes en Norwich, Reino Unido.

El equipo también estudió cómo cambiaban los patrones de expresión genética en respuesta a variaciones en la duración del día. Sus resultados sugieren que el fotoperiodismo probablemente evolucionó mediante la apropiación de mecanismos existentes para combatir estreses agudos como la luz brillante y las temperaturas extremas.

Estos hallazgos también tienen implicaciones para la evolución de los ritmos circadianos, los relojes biológicos que regulan los ciclos día-noche, dice el miembro del equipo Carl Johnson de la Universidad de Vanderbilt.

“Creo que siempre hemos asumido que los relojes diarios evolucionaron antes de que los organismos pudieran medir la duración del día y la noche y, por lo tanto, anticipar los cambios de estaciones”, afirma. “Pero el hecho de que el fotoperiodismo haya evolucionado en organismos tan antiguos y simples, y nuestros resultados de expresión genética implican vías de respuesta al estrés que probablemente evolucionaron muy temprano en la vida en la Tierra, sugieren que el fotoperiodismo podría haber evolucionado antes de los relojes circadianos”, afirma Johnson.