La levadura hambrienta envenena los clones

Cuando se le priva de glucosa, la levadura mata a sus propios clones y a otros microorganismos circundantes para sobrevivir, en un fenómeno recientemente descubierto denominado "muerte tardía".

09.11.2022 - Japón

La levadura no es el simple microorganismo unicelular que creíamos, sino un asesino competitivo. Cuando se le priva de glucosa, la levadura libera una toxina que envenena a otros microorganismos que han entrado en su hábitat circundante, incluso a sus propios clones. Este fenómeno venenoso era desconocido hasta ahora y contribuye a nuestra comprensión del comportamiento de los microorganismos unicelulares, de la evolución de los organismos unicelulares a los multicelulares, además de tener aplicaciones potencialmente útiles para la industria alimentaria .

La elaboración de pan se convirtió en un nuevo y popular pasatiempo durante la pandemia, por lo que hoy en día es probable encontrar un pequeño paquete de levadura seca escondido en muchos armarios de cocina. Durante miles de años, este pequeño hongo vivo ha sido un elemento básico de nuestra dieta, permitiéndonos disfrutar de un pan esponjoso, un vino dulce y una cerveza espumosa. Hasta hace poco, se creía que la levadura era un simple microorganismo unicelular, pero investigadores de la Universidad de Tokio han descubierto ahora que tiene una estrategia de supervivencia asesina.

"En la situación crítica de supervivencia que supone la falta de glucosa, las levaduras liberan toxinas en su hábitat que matan a otros microorganismos, mientras que la propia levadura adquiere resistencia", explica el profesor adjunto Tetsuhiro Hatakeyama, de la Escuela Superior de Artes y Ciencias. "Hemos llamado a este fenómeno muerte tardía. Nos sorprendió aún más descubrir que las toxinas producidas por las levaduras también pueden matar a sus clones no adaptados, por lo que corren el riesgo de matar no sólo a los microorganismos invasores, sino también a su propia descendencia. Este comportamiento aparentemente arriesgado y casi suicida no se había encontrado antes en un organismo unicelular, ni siquiera se había considerado que existiera."

Aunque las formas de comportamiento cooperativo son bien conocidas en muchas bacterias y hongos, esta investigación es el primer hallazgo destacado de la competitividad que se da en las células clonales de los organismos unicelulares. Esto tiene importantes implicaciones para nuestra comprensión de la ecología de los microorganismos, así como para saber por qué algunos microorganismos específicos crecen durante la fermentación y otros no. Para hacer este descubrimiento, el equipo cultivó células clonales (es decir, derivadas de la misma célula parental) por separado en condiciones de limitación y riqueza de glucosa. Cuando las células se combinaron, sus patrones de crecimiento mostraron que las células de levadura que ya se habían adaptado a la falta de glucosa eran capaces de envenenar a las tardías y quedarse con los recursos alimenticios .

"Nuestra investigación revela un lado sorprendentemente egoísta del comportamiento de las levaduras", dijo Hatakeyama. "El fenómeno que hemos descubierto es similar a un experimento mental propuesto por el antiguo filósofo griego Carneades de Cirene, llamado la tabla de Carneades: Si un marinero escapa de un naufragio agarrándose a un tablón capaz de sostener apenas a una persona, y luego empuja a otro marinero que viene tras él, ¿se le acusará de asesinato?" Los investigadores sugieren que esta estrategia puede ayudar a las levaduras a evitar la inanición masiva de la población, al tiempo que ayuda a la selección de la descendencia productora de toxinas que tiene más probabilidades de continuar su linaje. La estrategia se observó en varios tipos diferentes de levadura -tomados inicialmente de la cerveza, el pan y el vino-, lo que podría significar que este fenómeno puede darse de forma más generalizada en esta especie tan diversa.

Este descubrimiento podría servir para desarrollar mecanismos de control del crecimiento útiles para especies de levadura de importancia económica, como las utilizadas en la industria alimentaria . Aunque no se incluye en este estudio, también podría allanar el camino para controlar mejor los tipos de levadura que pueden afectar negativamente a la salud humana y animal. El equipo quiere explorar a continuación las implicaciones de este descubrimiento para la evolución celular. "Para el desarrollo de los organismos multicelulares se requiere no sólo la activación mutua del crecimiento celular, sino también la inhibición mutua del crecimiento celular o la muerte celular programada en las células clonales", explicó Hatakeyama. "Se sabe que los hongos tienden a una transición evolutiva entre la unicelularidad y la multicelularidad más fácilmente que otros organismos, por lo que nos gustaría desentrañar la relación entre la muerte tardía y la evolución de los organismos multicelulares. Esperamos que esta investigación contribuya significativamente a nuestra comprensión del desarrollo de los ecosistemas y las transiciones evolutivas."

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