En 2009, el biólogo Dan Lahr recibió un intrigante correo electrónico de otro investigador. Incluía una foto de un extraño organismo. El investigador había descubierto el microbio en una llanura de inundación en el centro de Brasil. Su caparazón, de color marrón amarillento, tenía una forma distintiva, parecida a un triángulo.
La forma le recordaba a Lahr el sombrero del mago de las películas de El Señor de los Anillos. «Es el sombrero de Gandalf», recuerda que pensó.
Lahr es biólogo en la Universidad de São Paulo (Brasil). Se dio cuenta de que la forma de vida unicelular era una nueva especie de ameba. Algunas amebas tienen un caparazón, como ésta. Pueden construir esos caparazones con moléculas que ellas mismas fabrican, como las proteínas. Otras pueden utilizar trozos de material de su entorno, como minerales y plantas. Otras amebas están «desnudas», sin caparazón. Para saber más sobre la ameba recién descubierta, Lahr necesitaría más especímenes.
Dos años después, otro científico brasileño le envió fotos de la misma especie de un río. Pero la bonanza llegó en 2015. Fue entonces cuando una tercera científica le envió un correo electrónico. Esta investigadora, Jordana Féres, había recogido unos cientos de las amebas triangulares. Fue suficiente para que ella y Lahr comenzaran un estudio detallado de la especie.
Examinaron los microbios al microscopio. Descubrieron que la ameba construía su caparazón en forma de sombrero con proteínas y azúcares que ella misma fabricaba. La gran pregunta es por qué el microbio necesita ese caparazón. Tal vez para protegerse de los dañinos rayos ultravioleta del sol. Lahr llamó a la especie Arcella gandalfi (Ahr-SELL-uh Gan-DAHL-fee).
Lahr sospecha que muchas más especies de amebas esperan ser descubiertas. «La gente simplemente no está buscando», dice.
Los científicos todavía saben poco sobre las amebas. La mayoría de los biólogos estudian organismos más simples o más complejos. Los microbiólogos, por ejemplo, suelen centrarse en las bacterias y los virus. Esos microbios tienen estructuras más simples y pueden causar enfermedades. Los zoólogos prefieren estudiar animales más grandes y familiares, como los mamíferos y los reptiles.
Las amebas han sido ampliamente «ignoradas», señala Richard Payne. Es un científico medioambiental de la Universidad de York, en Inglaterra. «Han estado como atrapadas en el medio durante mucho tiempo».
Pero cuando los científicos observan estos pequeños y extraños organismos, encuentran grandes sorpresas. Los alimentos de las amebas van desde las algas hasta el cerebro. Algunas amebas son portadoras de bacterias que las protegen de cualquier daño. Otras «cultivan» las bacterias que les gusta comer. Y otras pueden desempeñar un papel en el cambio climático de la Tierra.
Aunque no se vean, las amebas están por todas partes. Viven en el suelo, estanques, lagos, bosques y ríos. Si recoges un puñado de tierra en el bosque, probablemente contendrá cientos de miles de amebas.
Pero puede que no todas esas amebas estén estrechamente relacionadas entre sí. La palabra «ameba» describe una amplia variedad de organismos unicelulares que tienen un aspecto y un comportamiento determinados. Algunos organismos son amebas sólo durante una parte de su vida. Pueden alternar entre una forma de ameba y otra.
Al igual que las bacterias, las amebas tienen una sola célula. Pero ahí termina la similitud. Por un lado, las amebas son eucariotas. Esto significa que su ADN se encuentra dentro de una estructura llamada núcleo. Las bacterias no tienen núcleo. En algunos aspectos, las amebas son más parecidas a las células humanas que a las bacterias.
A diferencia de las bacterias, que mantienen su forma, las amebas sin caparazón parecen manchas. Su estructura cambia mucho, dice Lahr. Las llama «cambiadores de forma».
Su aspecto de masa blanda puede ser muy útil. Las amebas se mueven usando partes abultadas llamadas pseudópodos. El término significa «pies falsos». Son extensiones de la membrana de la célula. Una ameba puede alcanzar y agarrar alguna superficie con un pseudópodo, usándolo para arrastrarse hacia adelante.
Los seudópodos también ayudan a las amebas a comer. Un seudópodo estirado puede engullir la presa de una ameba. Esto permite a este microbio engullir bacterias, células de hongos, algas e incluso pequeños gusanos.
Algunas amebas se alimentan de células humanas, causando enfermedades. En general, las amebas no causan tantas enfermedades humanas como las bacterias y los virus. Sin embargo, algunas especies pueden ser letales. Por ejemplo, una especie conocida como Entamoeba histolytica (Ehn-tuh-MEE-buh Hiss-toh-LIH-tih-kuh) puede infectar los intestinos humanos. Una vez allí, «te comen literalmente», dice Lahr. La enfermedad que causan mata a decenas de miles de personas cada año, sobre todo en zonas que carecen de agua potable o sistemas de alcantarillado.
La enfermedad más extraña causada por una ameba es la de la especie Naegleria fowleri (Nay-GLEER-ee-uh FOW-luh-ree). Su apodo es la «ameba comecerebros». En muy raras ocasiones, infecta a las personas que se bañan en lagos o ríos. Pero si entra en la nariz, puede viajar al cerebro donde se da un festín de células cerebrales. Esta infección suele ser mortal. La buena noticia: los científicos sólo saben de 34 residentes en Estados Unidos que se infectaron entre 2008 y 2017.
Un diminuto abrelatas
Un científico llamado Sebastian Hess descubrió recientemente los trucos que utilizan algunas amebas para comer. Estudia los microbios eucariotas en Canadá, en la Universidad de Dalhousie. Eso es en Halifax, Nueva Escocia. A Hess le encanta observar a los diminutos bichos a través de un microscopio desde que era un niño.
Hace diez años, Hess perforó el hielo de un estanque congelado en Alemania. Recogió una muestra de agua y la llevó a su laboratorio. A través del microscopio, vio algo extraño. Unas esferas verdes se agitaban como diminutas burbujas en el interior de filamentos de algas verdes. No tenía «ni idea» de qué eran las esferas. Así que Hess mezcló las algas que contenían las esferas verdes con otras algas. Las esferas que se movían salieron de las algas y empezaron a nadar. Poco después, invadieron otros filamentos de algas.
Hess se dio cuenta de que las esferas verdes eran microbios llamados ameboflagelados (Uh-MEE-buh-FLAH-juh-laytz). Eso significa que pueden cambiar entre dos formas. En una de ellas, nadan o se deslizan mediante unas estructuras en forma de cola llamadas flagelos. Cuando los nadadores encuentran alimento, se transforman en amebas. Su forma se vuelve menos rígida. En lugar de nadar, ahora comienzan a arrastrarse por alguna superficie.
A través del microscopio, Hess observó cómo una de estas amebas hacía un agujero en una célula de algas. La ameba se metió dentro. Luego se comió las entrañas del alga. Después, la ameba se dividió e hizo copias de sí misma. Eran las esferas verdes ondulantes que Hess había visto antes. Las nuevas amebas hicieron más agujeros en la célula del alga. Algunas invadieron la célula vecina del filamento de algas. Otras escaparon. Hess llamó a la especie Viridiraptor invadens (Vih-RIH-dih-rap-ter in-VAY-denz).
Encontró una especie similar en una ciénaga. También es un ameboflagelado, pero no se arrastra dentro de las algas. En lugar de ello, cortaba un corte en forma de C en una célula de algas. Hess compara esta ameba con «un abrelatas». La ameba levantó la «tapa» y utilizó su seudópodo para introducirse en el agujero. Engullía el material que sacaba de la célula. Hess llamó a esta especie Orciraptor agilis (OR-sih-rap-ter Uh-JIH-liss).
Más recientemente, descubrió pistas sobre cómo estos dos ameboflagelados piratean las algas. Parece que ambos reciben ayuda de una proteína llamada actina. Las células humanas utilizan la misma proteína para moverse.
En los ameboflagelados, la actina forma una malla. Ayuda a la célula a formar un seudópodo. La malla también puede ayudar a que el seudópodo se agarre a las algas. La actina puede conectarse a otras proteínas de la membrana celular del microbio que podrían adherirse a las paredes de las células de las algas. La actina puede incluso ayudar a guiar a otras proteínas -enzimas- que pueden cortar las paredes de las células de las algas.
Los resultados de los estudios de Hess y sus colegas sugieren que estas amebas aparentemente sencillas pueden ser mucho más avanzadas de lo que parecían al principio. Incluso se las podría considerar ingenieros unicelulares. «En términos de su comportamiento», dice Hess, «son organismos supercomplejos».
Ambas bacterianas
La relación entre las amebas y las bacterias es aún más complicada.
Debra Brock es una bióloga de la Universidad de Washington en St. Louis, Mo. Ella estudia una ameba llamada Dictyostelium discoideum (Dihk-tee-oh-STEE-lee-um Diss-COY-dee-um). Muchos se refieren a ellas simplemente como Dicty. Estos organismos que viven en el suelo se alimentan de bacterias.
Los Dicty suelen vivir solos. Pero cuando el alimento es escaso, decenas de miles de ellos pueden unirse y formar una cúpula. Por lo general, la cúpula se transforma en una forma de babosa. Esta babosa -en realidad miles de amebas individuales que se mueven juntas- se arrastra hacia la superficie del suelo.
Una vez que llega allí, la babosa forma un hongo. Las amebas de la parte superior de la «seta» se rodean de una capa dura. Esta forma recubierta se conoce como espora. Los insectos, gusanos o animales más grandes que rozan estas esporas pueden transportarlas a nuevos lugares sin saberlo. Más tarde, las esporas se abrirán y permitirán que las amebas que se encuentran en el interior de la capa salgan en busca de alimento en este nuevo lugar.
Algunas Dicty llevan consigo bacterias para alimentarse. Llevan las bacterias en su interior sin digerirlas. Es «como una fiambrera», explica Brock. Para ello, las amebas reciben ayuda de otro grupo de bacterias que no pueden comer. Estos microbios ayudantes también viven en las amebas. Los ayudantes impiden que las bacterias del alimento sean digeridas para que las amebas puedan guardarlas para más adelante.
Los científicos llaman a las amebas portadoras de bacterias «agricultores». Los investigadores sospechan que cuando las amebas llegan a un nuevo hogar, escupen las bacterias del alimento al suelo. Esas bacterias se dividen para crear más bacterias. Es como si las amebas llevaran semillas y las sembraran para cultivar más alimentos.
Recientemente, los investigadores descubrieron que la babosa ameba se protege con células especiales mientras viaja. Estas células son también amebas Dicty. Conocidas como células centinela, recogen bacterias y sustancias tóxicas que podrían dañar a las otras amebas. Cuando eso está hecho, la babosa deja a sus centinelas atrás.
Brock se preguntó qué significaba ese hallazgo para los agricultores de Dicty. Los agricultores no querrían que las células centinelas mataran su alimento bacteriano. Entonces, ¿los agricultores tienen menos células centinelas que los no agricultores?
Para averiguarlo, el equipo de Brock dejó que se formaran babosas amebas en el laboratorio. Algunas babosas eran todas granjeras. Otras eran todas no agricultoras. Los investigadores tiñeron las células centinelas y luego dejaron que las babosas se movieran por un plato de laboratorio. Después, los investigadores contaron cuántas células centinela se habían quedado atrás. Como era de esperar, las babosas de los agricultores tenían menos células centinela.
Los científicos se preguntaron si esto ponía a los agricultores en mayor riesgo de sufrir productos químicos tóxicos. Para comprobarlo, Brock expuso a agricultores y no agricultores a un producto químico tóxico. Los agricultores podían seguir reproduciéndose. De hecho, les fue mejor que a los no agricultores.
Brock piensa ahora que algunas de las bacterias que llevan los agricultores ayudaron a combatir los productos químicos tóxicos. Estas bacterias podrían descomponer los productos químicos. Así que los agricultores tienen dos armas contra las amenazas tóxicas: las células centinela y los amigos de las bacterias.
¿Un vínculo con el cambio climático?
Hess y Brock estudian amebas desnudas. Payne está intrigado por las que tienen caparazón. Llamadas amebas testadas, estos astutos microbios pueden crear muchos tipos de caparazón. Estas cubiertas pueden parecerse a discos, cuencos e incluso jarrones. Algunas son «fantásticamente bellas», dice Payne.
Muchas amebas testadas viven en hábitats llamados turberas. Estos lugares suelen estar empapados y ser ácidos. Pero durante los veranos, la turba puede secarse. Payne cree que las conchas podrían proteger a las amebas de las turberas durante estas sequías.
No son sólo curiosidades, estas amebas que viven en la turba pueden desempeñar un papel importante en el medio ambiente, dice Payne. Las plantas parcialmente descompuestas se acumulan en las turberas. Las bacterias se comen esas plantas y liberan gas de dióxido de carbono. En la atmósfera, ese gas de efecto invernadero puede favorecer el calentamiento global. Las amebas de las turberas se alimentan de estas bacterias. Por lo tanto, las amebas de una turbera pueden influir en el papel que desempeñan las turberas en el calentamiento global.
Payne y sus colegas estudiaron una turbera en China en la que había ardido un incendio forestal. Los incendios forestales pueden ser más frecuentes a medida que el clima se calienta. Así que los científicos querían saber cómo afectaba el fuego a las amebas testáceas de la turbera.
Los colegas chinos de Payne tomaron muestras de partes quemadas y no quemadas de la turbera. A continuación, el equipo analizó las diferencias entre dos tipos de amebas testadas. Una de ellas fabrica su caparazón con restos, como granos de arena y trozos de plantas. El otro tipo construye un caparazón vítreo utilizando un mineral llamado sílice.
En las zonas no quemadas, los científicos encontraron un número similar de ambos tipos de amebas. Sin embargo, las zonas quemadas contenían muchas más amebas con caparazones hechos de arena y escombros. Los resultados sugieren que el fuego había destruido más amebas con caparazón de sílice.
Payne aún no sabe qué significa esto para el cambio climático. No está claro si el cambio de amebas hará que las turberas liberen más o menos carbono. El proceso es «enormemente complicado», dice.
Muchos otros detalles sobre las amebas siguen siendo desconocidos. ¿Cuántas especies existen? ¿Por qué algunas tienen caparazón? ¿Cómo afectan las amebas al número de otros microbios en algunas partes del entorno? ¿Cómo influyen en el ecosistema que las rodea, como las plantas?
Los científicos tienen suficientes preguntas sobre las amebas para ocuparse durante mucho tiempo. Esa es en parte la razón por la que investigadores como Payne encuentran estos organismos tan intrigantes. Además, dice, «son realmente geniales»
