Algunas especies del dominio Bacteria producen en el interior de sus células estructuras especiales llamadas endosporas durante un proceso denominado esporulación. Las endosporas son células diferenciadas extraordinariamente resistentes al calor y difíciles de destruir.
Estructura de la endospora
Las endosporas se observan fácilmente en el microscopio óptico como cuerpos muy refringentes.
La capa más externa de la endospora es el exosporio, una fina y delicada cubierta de naturaleza protéica. Por debajo de ésta se encuentra la cubierta de la espora, que se compone de varias capas de proteínas específicas de la espora. Por debajo de la cubierta se localiza el córtex, que no es más que una capa de peptidoglicano con uniones laxas. Internamente y por debajo del córtex, se presenta el núcleo o protoplasto de la espora, que contiene la pared celular normal (similar a la de la célula vegetal), la membrana citoplásmica, elcitoplasma, el nucloide, etc. Por lo tanto, la endospora se diferencia de la célula vegetativa por el tipo de estructuras situadas fuera de la pared celular.
Un compuesto químico característico de las endosporas, ausente en las células vegetativas, es el ácido dipicolínico. Este compuesto se ha encontrado en todas las endosporas examinadas y se localiza en el núcleo de la espora.
Propiedades de la endospora
El núcleo de una endospora madura difiere mucho de la célula vegetativa de la cual deriva. Además del abundante contenido en dipicolinato cálcico, el núcleo de esta estructura se presenta en un estado parcialmente deshidratado y contiene sólo el 10-30% del agua de la célula vegetativa, por lo que la consistencia del citoplasma es como la de un gel denso.
La deshidratación aumenta mucho la termorresistencia de la endospora y al mismo tiempo le confiere resistencia frente a sustancias químicas.
Además del bajo contenido en agua, el pH del citoplasma de la endospora es aproximadamente una unidad menor que el de la célula vegetativa y contiene niveles elevados de proteínas específicas denominadas pequeñas proteínas ácido-solubles de la espora (SASPs). Estas proteínas se forman durante el proceso de esporulación y tienen al menos dos funciones. Por un lado se unen fuertemente al DNA y lo protegen de la lesión potencial de las radiaciones ultravioletas, la desecación y el calor seco. Por otro lado las SASPs pueden servir como fuente de carbono y energía para el desarrollo de una nueva célula vegetativa a partir de la endospora, proceso que se denomina germinación.
Formación de la endospora
Durante la formación de la endospora, una célula vegetativa se convierte en una estructura inerte y termorresistente. Las diferencias entre la endospora y la célula vegetativa son realmente importantes. La esporulación supone una compleja serie de procesos de diferenciación celular.
La esporulación bacteriana no se produce durante el crecimiento exponencial, sino únicamente al cesar el crecimiento como consecuencia de la limitación de un nutriente esencial.
Germinación
Una endospora es capaz de permanecer en estado de latencia durante muchos años, pero también se puede dar lugar a una célula vegetativa de un modo relativamente rápido. Este proceso ocurre en tres pasos, activación, germinación y crecimiento.
La activación se realiza fácilmente por el calentamiento de las endosporas recién formadas, durante varios minutos a una temperatura subletal pero elevada. Las endosporas activadas quedan así condicionadas a germinar cuando se colocan en presencia de los nutrientes adecuados.
La germinación es normalmente un proceso rápido que ocurre en cuestión de minutos y supone la pérdida de refringencia de la espora, un aumento en la capacidad de tinción por colorantes y la pérdida de la resistencia al calor y a sustancias químicas.
La fase de crecimiento se caracteriza por por un hinchamiento visible de la célula debido a una acumulación de agua y por síntesis de novo de RNA, proteínas y DNA. Finalmente la célula emerge una vez rota la cubierta de la endospora y se divide.