Los magnetosomas son estructuras membranosas especializadas presentes en las llamadas bacterias magnetotácticas (BMT). Estas células contienen partículas magnéticas ricas en hierro, encerradas dentro de una membrana de bicapa lipídica, que funcionan esencialmente como una brújula interna para orientar al organismo en los campos geomagnéticos de la Tierra.
Cada magnetosoma suele contener entre 15 y 20 cristales de magnetita que forman una cadena. Esta disposición permite que la bacteria se alinee con las líneas del campo magnético terrestre, simplificando así su búsqueda de entornos microaerofílicos (con bajas concentraciones de oxígeno) preferidos.
Función y Magneto-aerotaxis
Las bacterias magnetotácticas son procariotas móviles y diversas que utilizan el magnetosoma como un organelo único. La cadena de magnetosomas hace que la célula se comporte como una aguja de brújula en miniatura, nadando paralelamente a las líneas del campo magnético.
El momento dipolar magnético de la célula es lo suficientemente grande como para que su interacción con el campo magnético de la Tierra supere las fuerzas térmicas que, de otro modo, aleatorizarían la orientación de la célula en su medio acuoso. Además, estas bacterias utilizan la aerotaxis, una respuesta a los cambios en la concentración de oxígeno.
Cuando el campo magnético de la Tierra tiene una inclinación descendente significativa, la orientación a lo largo de las líneas del campo ayuda a la bacteria a encontrar la concentración óptima de oxígeno en el agua (ya que la concentración suele variar con la profundidad). Este proceso coordinado se denomina magneto-aerotaxis.
Formación y Biomineralización
Las BMT emplean un proceso llamado biomineralización para ejercer un control preciso sobre la formación de los cristales minerales. Este proceso permite a la bacteria controlar la forma, el tamaño y la alineación de cada cristal de magnetita individual.
Composición Mineral
Dependiendo de la especie, las bacterias magnetotácticas suelen mineralizar uno de los dos siguientes tipos de magnetosomas:
- Óxido de hierro: Contienen cristales de magnetita (Fe3O4).
- Sulfuro de hierro: Contienen cristales de greigita (Fe3S4).
Se han identificado otros minerales de sulfuro de hierro, como la mackinawita, que se consideran precursores de la greigita. Algunas especies presentes en zonas de transición óxica-anóxica pueden producir ambos tipos de magnetosomas.
Control Proteico y Estructural
Se han descubierto alrededor de veinte proteínas específicas encargadas de la creación de los magnetosomas. Estas proteínas regulan la formación de vesículas, el transporte de iones y la cristalización de la magnetita. La disposición en cadena es crítica, ya que los cristales individuales son débiles, pero al estar vinculados en una cadena ordenada, su fuerza magnética aumenta significativamente.
Además, existen proteínas ácidas que crean un vínculo entre la vesícula del magnetosoma y la estructura citoesquelética de la célula, ayudando a mantener la forma y posición del organelo.
Magnetosomas en Mamíferos
Investigaciones recientes sugieren la presencia de células similares a los magnetosomas en los tejidos cerebrales humanos. Aunque se cree que la biosíntesis de partículas de magnetita en vertebrados sea similar a la de las bacterias, existen diferencias notables:
- Cantidad: Mientras que una bacteria puede tener unas 20 partículas lineales, un humano puede tener entre 1,000 y 10,000 partículas agrupadas en un solo organelo.
- Distribución: Estas células son mucho más raras en humanos (aproximadamente una de cada 5,000 células).
- Función: A diferencia de las bacterias, la función de estas partículas en el cerebro humano es desconocida y no parece estar relacionada con la detección del campo magnético terrestre.
