Prototrofo

Qué es un protótrofo

Un protótrofo es un microorganismo (habitualmente una bacteria o una levadura) que conserva intactas todas las rutas biosintéticas propias de su especie. Le basta un medio de cultivo mínimo, compuesto por sales inorgánicas y una fuente sencilla de carbono, para fabricar por sí mismo los aminoácidos, las vitaminas y los nucleótidos que le hacen falta. Es, en otras palabras, el fenotipo de referencia frente al que se define el auxótrofo, la cepa mutante que sí necesita un aporte externo.

La palabra llegó al español a través del alemán prototroph, acuñado en 1897 por el botánico Alfred Fischer en sus estudios sobre bacterias del suelo. Está formada por el griego πρῶτος (prôtos), «primero», y τροφή (trophḗ), «alimento» o «nutrición». Curiosamente, el sustantivo inglés prototroph tardó bastante más en consolidarse: el Oxford English Dictionary sitúa su primer registro en 1946, en un artículo de F. J. Ryan y J. Lederberg, el mismo año en que la protrofia se convirtió en protagonista de uno de los experimentos fundacionales de la genética bacteriana.

El medio mínimo, la frontera que separa a protótrofos y auxótrofos

Un medio mínimo no aporta ningún nutriente complejo: solo agua, sales y una fuente de carbono como la glucosa. Sembrar una cepa en ese medio funciona como una prueba binaria. Si crece, es protótrofa: sus enzimas bastan para construir todo lo que necesita desde componentes muy sencillos. Si no crece (salvo que se añada el compuesto concreto que le falta) es auxótrofa, y ese compuesto señala justo el punto de la ruta metabólica que la mutación ha dejado inservible.

Protótrofos, auxótrofos y el experimento de Lederberg y Tatum

En 1946, Joshua Lederberg y Edward Tatum mezclaron dos cepas de la bacteria Escherichia coli, cada una auxótrofa para nutrientes distintos, y las sembraron juntas en un medio mínimo. Ninguna de las dos cepas debía crecer por separado en esas condiciones. Sin embargo, aparecieron colonias capaces de hacerlo: habían recuperado, entre ambas, la protrofia completa. La única explicación posible era que las bacterias habían intercambiado material genético por contacto físico, un fenómeno que hoy se conoce como conjugación bacteriana.

El hallazgo no habría sido detectable sin la protrofia como criterio de selección: cualquier colonia que creciera en el medio mínimo tenía, necesariamente, que haber recombinado los genes que le faltaban a cada progenitor. Ese mismo diseño experimental (partir de dos auxotrofias distintas y buscar la reversión conjunta a protótrofo) se ha reutilizado después para estudiar la transducción y otras formas de transferencia génica en bacterias.

La reversión a la protrofía como herramienta de laboratorio

Una cepa auxótrofa puede recuperar espontáneamente, por una nueva mutación, la capacidad que había perdido. A ese fenómeno se le llama reversión a protótrofo, y su frecuencia (muy baja en condiciones normales) aumenta de forma medible cuando la bacteria se expone a una sustancia mutagénica. Este principio es la base del test de Ames, que emplea cepas de Salmonella typhimurium auxótrofas para histidina y cuenta cuántas revierten a protótrofas tras el contacto con el compuesto que se quiere evaluar.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre protótrofo y auxótrofo?

El protótrofo sintetiza todos sus nutrientes desde un medio mínimo. El auxótrofo, no: le falta al menos una ruta biosintética y necesita que ese nutriente concreto se le añada al cultivo.

¿De dónde viene la palabra protótrofo?

Del alemán prototroph, término acuñado en 1897 por el botánico Alfred Fischer a partir de dos raíces griegas que significan «primero» y «nutrición».

¿Puede un microorganismo auxótrofo volver a ser protótrofo?

Sí. Una mutación de reversión puede restaurar la ruta biosintética perdida. Ese regreso a la protrofia, medido en el laboratorio, es precisamente lo que aprovecha el test de Ames para detectar sustancias mutagénicas.

¿Se aplica el término solo a bacterias?

No de forma exclusiva. Aunque su uso más frecuente está en genética bacteriana, también se emplea con levaduras y otros hongos, siempre que el organismo en cuestión sea capaz de crecer en un medio mínimo sin suplementos.

Referencias

1. Real Academia Española. Proto-. Diccionario de la lengua española.
2. Oxford English Dictionary. Prototroph, n.
3. Dicciomed, Universidad de Salamanca. Protótrofo, fa. Diccionario médico-biológico, histórico y etimológico (única fuente localizada para el dato de acuñación de 1897).
4. Departamento de Microbiología, Universidad de Granada. Conjugación bacteriana.