INCLINA LA PLACA Y LAS BACTERIAS SE EXTIENDEN CUESTA ABAJO

El enjambrado (swarming) es una forma en que algunas bacterias viajan juntas: multitudes densas de células en movimiento se extienden por una superficie blanda y húmeda, dentro de una fina capa de líquido, formando cúmulos, remolinos y flujos colectivos. En el laboratorio, los enjambres crecen en forma de círculos, de formas ramificadas o de zarcillos.

Su entorno físico importa: cuánta agua aporta el gel, la tensión superficial de la película de líquido. Pero un factor se ha ignorado en gran medida, señala el artículo: la gravedad. Los experimentos estándar usan placas horizontales, donde la gravedad es un fondo fijo y neutro. Un estudio más antiguo, citado por los autores, mostró que la dirección de la gravedad cambiaba la forma de las colonias de estafilococos cultivadas en gel blando.

Ocho ángulos, de plano a boca abajo

Pengxi Gu, Zijie Qu y sus colegas del Global College de la Universidad Jiao Tong de Shanghái, con coautores del Instituto de Tecnología de Georgia, la Universidad Johns Hopkins y la Universidad Fudan, trabajaron con Enterobacter sp. SM3, una bacteria enjambradora aislada originalmente del intestino de ratón, un entorno en el que las superficies son curvas y rara vez horizontales. En una placa plana, SM3 forma una colonia casi redonda, una referencia limpia.

Depositaron una gota de bacterias en el centro de placas de gel blando, dejaron que el enjambre arrancara durante tres horas sobre una superficie plana y luego colocaron las placas en ocho orientaciones: plana (0°), inclinada boca arriba a 30°, 45° y 75°, inclinada boca abajo a 105°, 135° y 150°, y plana boca abajo (180°). Fotografiaron las colonias cada hora hasta las nueve horas —15 colonias independientes por ángulo— y filmaron al microscopio las células en movimiento en cinco puntos del borde de cada colonia.

Ganan los ángulos intermedios

Las diferencias se fueron acumulando con el tiempo. Al final, el crecimiento del enjambre dependía de la inclinación de forma no monótona: las colonias crecieron más con inclinaciones intermedias, las mayores a 75° y 45°, y menos en las placas casi o completamente boca abajo (150° y 180°). Las placas apenas inclinadas, a 30°, crecieron un poco menos que las planas.

También importaba qué cara miraba hacia arriba. Los pares de placas con la misma inclinación, una boca arriba y otra boca abajo —30° y 150°, 45° y 135°, 75° y 105°—, dieron resultados distintos: la configuración boca arriba tendía a producir colonias más grandes en todos los pares.

Formas arrastradas cuesta abajo

Las colonias planas se mantuvieron casi circulares. Las inclinadas se volvieron asimétricas, extendidas hacia el lado de abajo:

Una medida de asimetría de forma se mantuvo en torno a 0,1 en las placas planas y llegó a 0,90 a 75°.
El lado de abajo se extendió unas 1,46 a 1,52 veces más que el de arriba entre 75° y 135°.
Algunas colonias desarrollaron una cola como de cometa: a 75°, la punta de abajo avanzaba unas 2,2 veces más rápido que sus dos flancos vecinos.

Al microscopio, el panorama era más sutil. En general, las células se movían más despacio en las placas inclinadas que en las planas, y más despacio en la punta de abajo que en la parte superior de la colonia. Los remolinos de la punta eran algo más pequeños y numerosos. Así que el frente que avanzaba más rápido era aquel en el que las células se movían más despacio, señal, escriben los autores, de que la velocidad local de las células no basta para explicar cómo progresa el borde.

Una película de agua, tirada en dos direcciones

Para interpretar estas tendencias, el equipo amplió un modelo existente de los enjambres como una película fina de dos capas, de células y agua, añadiendo la gravedad dividida en dos componentes. La componente a lo largo de la superficie empuja la película cuesta abajo. La componente perpendicular a la superficie cambia la presión en la película y, con ella, la rapidez con que el agua se filtra desde el gel de debajo.

El modelo, que no se ajustó a los tamaños ni a los tiempos reales de los experimentos, reprodujo los patrones principales, incluido el mejor ángulo, 75°. Desactivar una componente cada vez aclaró los papeles: la gravedad a lo largo de la superficie produjo el estiramiento cuesta abajo, mientras que la gravedad perpendicular era necesaria para distinguir las placas boca arriba de las placas boca abajo.

¿Un borde atascado que se libera?

El estudio usó una sola cepa bacteriana, en condiciones controladas de laboratorio, y el modelo es una descripción simplificada. Los autores sugieren que en la punta de abajo el líquido y las células podrían acumularse tras un borde atascado hasta que este se libera de golpe, una y otra vez, lo que también rompería los remolinos más grandes; pero señalan este mecanismo como hipotético, pendiente de comprobarse con medidas sincronizadas del frente y del flujo. Su mensaje general es más sencillo: en los experimentos de enjambrado, la orientación de la superficie no es un detalle neutro.