En 1884, el microbiólogo y pediatra alemán Theodor Escherich comenzó un estudio de microbios intestinales infantiles y su papel en la digestión y la enfermedad. Durante este estudio, descubrió una bacteria de crecimiento rápido al que llamó Bacterium coli commune, pero que ahora se conoce como la ‘estrella de rock biológica’ Escherichia coli.
E. coli, una bacteria en forma de bacilo (con forma de barra) gramnegativa, mide solo 1 µm de longitud por 0.35 µm de ancho (aunque esto varía dependiendo de la cepa). Es aerobia facultativa (es decir, puede sobrevivir en presencia o no de oxígeno) esto es porque puede activar o reprimir las enzimas metabólicas requeridas, dependiendo de los niveles de oxígeno. Los componentes básicos de E. coli consisten en aproximadamente 55% de proteínas, 25% de ácidos nucleicos, 9% de lípidos, 6% de pared celular, 2.5% de glucógeno y 3% de otros metabolitos.
Presenta, además del cromosoma, plásmidos (se encuentran esencialmente en todas las bacterias) y son la base de la ingeniería genética, la clonación y secuenciación, la generación de organismos mutantes y otras muchas aplicaciones en biología molecular. Los plásmidos de manera natural, juegan un papel importante en la adaptación de y evolución de estos organismos.
Su ascenso meteórico en la biología, se debe a lo fácil que resulta encontrarlo y trabajar con ella. Es principalmente parte de la microbiota intestinal de mamíferos, pero también se encuentra con menos frecuencia en microbiomas intestinales de aves, reptiles y peces, así como en el suelo, agua, plantas y alimentos. Sin embargo, se han reportado muchas enfermedades oportunistas peligrosas e incluso mortales cuando E. coli se establece fuera del intestino. Además de que sus cepas (organismo que presenta un fenotipo característico reproducible de una generación a la otra) resistentes, no patógenas y versátiles crecen rápidamente en muchos nutrientes diferentes (por lo que su producción puede ser a escala industrial) y es posible aislarla de prácticamente cualquier humano.
Su población varía por su constante interacción con el microbioma y con el vasto viroma (la suma total de virus existentes dentro o sobre un organismo) del huésped, contra el cual se defiende con enzimas de restricción, dichas enzimas son herramientas súper útiles en biología molecular.
En consecuencia, cuando los microbiólogos de principios del siglo XX buscaban un organismo modelo, E. coli era una de las opciones más ampliamente disponibles y ahora es la piedra angular de muchos hallazgos importantes en biotecnología y muchas otras áreas.
Por ejemplo:
- A E. coli se le debe en gran medida el conocimiento de algunos de los fundamentos de la biología moderna que han merecido el reconocimiento de varios premios Nobel, de hecho ha logrado un número récord;
- ayudó a revelar la naturaleza de la replicaicón del ADN;
- ayudó al avance innovador, en cuanto a la organización y regulación de genes o como regularmente lo llaman ‘el operón’, que es una unidad de transcripción regulada coordinadamente en bacterias. Modelo propuesto por Jacob, Monod y Wollman basado en sus estudios genéticos y bioquímicos sobre las mutaciones de E. coli;
- lograron obtener evidencia básica importante de las mutaciones; y
- ayudó al logro del primer organismo modificado genéticamente, convirtiendo a E. coli en un actor clave en biotecnología.
Actualmente E. coli es de los organismo más estudiado, se sabe mucho sobre su metabolismo, regulación y fisiología, y varias cepas se consideran de nivel 1 de bioseguridad, haciéndolo ideal en propósitos escolares.
El resultado, el avance sin precedentes en los campos de ingeniería genética académica y comercial, producción farmacéutica, evolución microbiana experimental, y desarrollos biotecnológicos. No es exagerado decir que E. coli es ahora el organismo modelo más importante en muchas áreas de investigación.
Esta bacteria es capaz de hacer cosas asombrosas y su único límite es nuestra imaginación.
Fuentes:
- Idalia, V. M. N., & Bernardo, F. (2017). Escherichia coli as a model organism and its application in biotechnology. In Escherichia coli-Recent Advances on Physiology, Pathogenesis and Biotechnological Applications. IntechOpen.
- Blount, Z. D. (2015). The natural history of model organisms: The unexhausted potential of E. coli. Elife, 4, e05826.