El descubrimiento, realizado por un equipo del Imperial College London, proporciona información sobre la evolución a escala molecular.

Las Bacterias usan motores moleculares de apenas decenas de nanómetros de ancho para hacer girar una cola (o "flagelo") que los empuja a través de su hábitat. Al igual que los motores hechos por el hombre, la estructura de estas máquinas a nanoescala determina su poder y la capacidad de natación de las bacterias.

Previamente, el equipo del Departamento de Ciencias de la Vida en Imperial observó estos motores y descubrió un factor clave que determinaba cuán fuertemente podían nadar las bacterias.

Al igual que los motores hechos por humanos, los motores bacterianos tienen componentes distintos de 'estator' y 'rotor' que giran uno contra el otro.

El equipo descubrió cosas interesantes

Descubrió que cuantas más estructuras de estator poseía el motor bacteriano , mayor era su fuerza de rotación y más fuerte era la bacteria que nadaba. A pesar de estas diferencias, el análisis de la secuencia de ADN [VIDEO]muestra que los motores centrales están relacionados ancestralmente. Esto llevó a los científicos a preguntarse cómo la estructura y la diversidad de la natación evolucionaron a partir del mismo diseño central.

Ahora, en una nueva investigación publicada hoy en la revista Scientific Reports , los investigadores pudieron construir un "árbol genealógico" de motores bacterianos mediante la combinación de imágenes tridimensionales con análisis de ADN.

Esto les permitió entender cómo se veían los motores ancestrales y cómo pudieron haber evolucionado para convertirse en los sofisticados motores que se ven hoy en día.

El equipo encontró una clara diferencia entre los motores de especies bacterianas primitivas y sofisticadas. Si bien muchas especies primitivas tenían alrededor de 12 estatores, las especies más sofisticadas tenían alrededor de 17 estatores. Esto, junto con el análisis de ADN, sugirió que los motores antiguos también pueden tener solo 12 estatores.

Esta clara separación entre especies primitivas y sofisticadas representa un "salto cuántico" en la evolución, según los investigadores. Su estudio revela que el aumento en la capacidad de potencia del motor es probablemente el resultado de la fusión de estructuras existentes. Esto forma un andamio estructural para incorporar más estatores, que se combinan para impulsar la rotación con mayor fuerza.

El investigador principal, el Dr. Morgan Beeby, dijo: "Estamos acostumbrados a observar la evolución a escala de animales o plantas, como el cuello de la jirafa, que se hace cada vez más largo con el tiempo para llegar a los alimentos que antes eran inaccesibles."Sin embargo, la evolución a escala molecular es mucho más radical.

Es como una jirafa que tiene niños con cuellos de repente un metro más altos".

Para llevar a cabo el estudio, el equipo visualizó una serie de motores de diferentes especies de bacterias utilizando una variante de un método llamado microscopía crioelectoral, cuyos pioneros obtuvieron el Premio Nobel de Química este año. El método implica la congelación instantánea de los motores dentro de las células vivas. Una vez congelados, se pueden obtener imágenes de todos los ángulos para crear una imagen tridimensional de cómo se ve el motor dentro de la celda.

Luego construyeron un "árbol genealógico" de la especie usando el análisis de secuencia de ADN, que relacionó su capacidad de natación y sus propiedades motoras. Descubrieron que las bacterias [VIDEO]con 17 o más estatores y sus parientes tenían estructuras adicionales unidas a sus motores.Los investigadores creen que estas estructuras adicionales se fusionaron en bacterias sofisticadas para proporcionar un andamio más grande para soportar más estatores.

Sin embargo, también dicen que esto probablemente no sea un evento de una sola vez. Las estructuras adicionales parecen haber evolucionado muchas veces en diferentes especies de bacterias, usando diferentes bloques de construcción pero produciendo la misma funcionalidad.

Las mismas funciones que evolucionan independientemente en organismos completamente diferentes se han visto antes en los reinos animal y vegetal. Por ejemplo, insectos, murciélagos y aves tienen todas las alas evolucionadas que son similares en función pero tienen orígenes completamente diferentes, los ojos han surgido múltiples veces, y hay buena evidencia de que los sistemas nerviosos también han evolucionado varias veces, con algunas criaturas que poseen sistemas extraños a diferencia los cerebros y las médulas espinales a los que estamos acostumbrados.

El Dr. Beeby dijo:

"Los motores bacterianos son máquinas complejas, pero con estudios como este podemos ver cómo han evolucionado en distintos pasos. Además, el 'salto' de 12 estatores a 17, si bien es una gran innovación, tiene un aspecto de inevitabilidad biológica "de la misma manera que las alas, los ojos o los sistemas nerviosos de los animales superiores: los precursores del alto torque han evolucionado varias veces, y un conjunto de ellos terminó fusionándose para formar el andamio que describimos en nuestro trabajo".

Añadió: "La evolución es un proceso creativo, a menudo se basa en variaciones sobre un tema. Está constantemente produciendo nuevas ideas moleculares, muchas de las cuales fallan, pero inevitablemente algunas se realizan varias veces. Hemos visto esto en animales, y ahora ver este proceso en el mundo nanoscópico de la evolución molecular también ".