Este artículo de Quanta Magazine explora el fascinante funcionamiento del motor flagelar bacteriano, una estructura molecular increíblemente compleja que permite a las bacterias unicelulares moverse hacia fuentes de alimento. Durante décadas, este motor ha asombrado a biólogos y, paradójicamente, a detractores de la evolución, quienes lo han utilizado como ejemplo de “irreductible complejidad” – la idea de que un sistema tan intrincado no podría haber surgido gradualmente a través de la evolución darwiniana. Sin embargo, la investigación reciente ha demostrado que sí evolucionó, y ahora, gracias a avances en técnicas como la criomicroscopía electrónica (cryo-EM), los científicos finalmente han desentrañado su funcionamiento.
El motor flagelar es esencialmente un motor eléctrico que gira una estructura en forma de látigo (flagelo) para impulsar la bacteria. La rotación se produce a velocidades asombrosas, comparable a la de un motor de carreras. La bacteria alterna entre “correr” en línea recta y “tumbarse” aleatoriamente, basándose en la concentración de nutrientes en su entorno; si los nutrientes aumentan, la bacteria continúa nadando en esa dirección, y si disminuyen, se “tumbar” y cambia de dirección. Esta capacidad de dirección es crucial para la supervivencia.
La clave del funcionamiento del motor reside en una fuerza física fundamental llamada “fuerza motriz de protones” (proton motive force, PMF). Esta fuerza, que no es exclusiva del motor flagelar sino que impulsa muchos procesos celulares, se genera por la diferencia de concentración de protones a través de la membrana celular. El motor aprovecha esta diferencia para hacer girar un anillo interno (C ring) que, a su vez, hace girar el flagelo. El cambio de dirección se logra mediante la interacción de estatores, proteínas que se anclan al C ring, cuyo número y configuración varían según la especie bacteriana. La reciente elucidación de la estructura de estos estatores, con su peculiar geometría de 5:2, ha sido crucial para comprender el mecanismo de rotación y cambio de dirección.
El descubrimiento y estudio del motor flagelar por Howard Berg en la década de 1970, y su posterior investigación, revolucionaron la comprensión de la biología y demostraron que la naturaleza puede construir máquinas complejas a nivel molecular. El motor flagelar es un ejemplo paradigmático de la ingeniería evolutiva y un componente esencial de la vida microbiana en prácticamente todos los entornos terrestres.