Las bacterias suelen presentarse como organismos simples. Sin embargo, cada vez sabemos mejor que su comportamiento es mucho más sofisticado de lo que aparenta. No solo responden a cambios químicos de su entorno, sino también a estímulos físicos: fuerzas, presiones, curvaturas. Un trabajo reciente publicado en Nature Communications ha mostrado que algunas bacterias son capaces de “recordar” tensiones mecánicas sufridas en el pasado y usar esa información para decidir cómo dividirse más adelante. A este fenómeno, sus autores lo han llamado memoria mecánica.

El estudio se centra en una bacteria muy conocida: Escherichia coli. “Es una vieja conocida de todos, porque la llevamos dentro”, explica nuestro invitado en Hablando con Científicos, Iago López Grobas, investigador postdoctoral en el Instituto de Biología Integrativa de Sistemas y uno de los autores del trabajo. Esta bacteria forma parte habitual de nuestra microbiota intestinal, pero en determinadas condiciones puede volverse patógena y causar infecciones, como las del tracto urinario.

Filamentarse para sobrevivir

Cuando E. coli se enfrenta a un entorno hostil —por ejemplo, la presencia de antibióticos— puede activar distintos mecanismos de supervivencia. Uno de ellos es la filamentación: la bacteria deja de dividirse, pero sigue creciendo en longitud. “Se alarga, se alarga y se alarga, y se convierte en un esferocilindro muy largo”, explica Iago L. Grobas en la entrevista .

Para hacerse una idea de la magnitud del cambio, basta un dato: una E. coli normal mide unos 2 micrómetros, pero en estado filamentoso puede alcanzar los 40 o incluso 80 micrómetros. Es decir, hasta cuarenta veces más larga. Esta transformación no es gratuita. Al aumentar su tamaño, la bacteria reduce su relación superficie-volumen, lo que limita el contacto con el entorno y dificulta la acción de los antibióticos. Además, al hacerse tan grande, resulta más difícil de comer para otros microorganismos.

Cuando el filamento se dobla.

En el laboratorio, los investigadores observaron que los filamentos de E. coli no permanecen rectos. Al crecer, tienden a curvarse, a doblarse sobre sí mismos. “Llega un momento en que se crea tanta fuerza mecánica en el centro que la bacteria se curva de manera natural”, explica Iago, comparándolo con un espagueti demasiado largo que empieza a combarse .

Para estudiar este fenómeno con precisión, el equipo utilizó sustratos de crecimiento diseñados con micropatrones. De este modo, podían forzar a las bacterias a crecer siguiendo trayectorias curvas concretas, incluso con formas de espiral o caracol. Así sabían en todo momento qué curvatura tenía cada región del filamento.

El objetivo no era solo describir la deformación, sino entender si esa forma tenía consecuencias en el interior de la célula.

Una proteína que marca dónde dividirse

Dentro de E. coli actúa un sistema clave para la división celular: el sistema Min, formado por varias proteínas que oscilan de un extremo a otro de la bacteria. En condiciones normales, estas oscilaciones permiten localizar el centro exacto donde debe formarse el anillo de división.

“Es como un partido de tenis”, explica López Grobas. “La proteína va de un polo a otro como una pelota, y el sitio donde pasa menos tiempo es donde se forma el anillo de división” .

Cuando la bacteria se filamenta, este sistema se multiplica: aparecen varios posibles sitios de división a lo largo del filamento. Y aquí entra en juego la mecánica.

El equipo observó que la curvatura del filamento altera el movimiento de estas proteínas. En las zonas más dobladas, la dinámica cambia, y esos puntos quedan “marcados” como lugares preferentes para dividirse en el futuro.

La memoria de una bacteria

El hallazgo más sorprendente llegó cuando los investigadores retiraron el antibiótico y devolvieron a la bacteria a un entorno favorable. En ese momento, los filamentos comenzaron a dividirse… pero no al azar.

“El filamento recuerda dónde estuvo curvado durante el estrés y se divide preferentemente en esos puntos”, explica López Grobas . Es decir, la bacteria conserva una huella mecánica de las tensiones pasadas, que condiciona decisiones futuras.

Física para entender la vida

Para llegar a estas conclusiones, el trabajo combinó experimentos de microscopía avanzada, microfluídica y modelos matemáticos. Uno de ellos representaba el filamento bacteriano como una cadena de muelles conectados entre sí. Al hacer crecer esa cadena, los muelles centrales se comprimían más que los de los extremos, hasta que el sistema se doblaba para liberar tensión. “Modelizarlo como muelles nos permitió entender por qué la curvatura aparece de forma espontánea en el centro del filamento”, explica el investigador.

¿Para qué sirve saber todo esto?

Aunque el estudio es fundamentalmente básico, sus implicaciones son claras. La filamentación es común en biofilms, comunidades bacterianas extremadamente resistentes a los antibióticos y responsables de muchos problemas en hospitales y dispositivos médicos.

“Entender cómo la mecánica celular influye en la división podría ayudarnos a diseñar estrategias para interferir en estos procesos”, señala López Grobas . Por ejemplo, materiales o superficies que dificulten ciertas curvaturas podrían debilitar la capacidad de las bacterias para reorganizarse y sobrevivir.

Además, el trabajo abre una vía más amplia: estudiar cómo otros estímulos físicos —como choques osmóticos o incluso campos eléctricos— influyen en la toma de decisiones celulares.

El estudio ha sido realizado por un equipo multidisciplinar que integra biología, física y modelización matemática. La primera autora, Marta Nadal, lideró el trabajo experimental, incluyendo microscopía y microfluídica. Yago López Grobas, investigador postdoctoral y colíder del estudio, aportó la interpretación biofísica que conecta forma, fuerzas y división celular. El equipo se completó con Léna Guitou, Yago Díez, Juan Hurtado y Alejandro Martínez, con contribuciones técnicas y analíticas. La investigación fue coordinada por Javier Buceta, líder del grupo en el Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio), integrando experimentos y teoría en un enfoque mecanobiológico innovador.

Os invitamos a escuchar a Iago López Grobas, investigador postdoctoral en el investigador postdoctoral en el Instituto de Biología Integrativa de Sistemas.

Referencias:

Nadal, M., Guitou, L., Diez, I. et al. E. coli filament buckling modulates Min patterning and cell division. Nat Commun 16, 8193 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-63509-9