Este extraño microbio podría ser clave para entender la vida en la Tierra

Imagen de microscopio electrónico del microbio que encontraron en el fondo del océano
Imagen de microscopio electrónico del microbio que encontraron en el fondo del océano
Carl Zimmer
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24 de enero de 2020  • 12:50

Un extraño microbio con tentáculos descubierto en el fondo del océano Pacífico podría explicar el origen de las formas de vida complejas en este planeta y resolver uno de los misterios insondables de la biología, de acuerdo con un informe presentado por un grupo de científicos la semana pasada.

Hace 2000 millones de años, organismos unicelulares dieron paso a organismos celulares más complejos. Los biólogos han batallado durante décadas para saber cómo sucedió.

Los científicos siempre han sabido que debió haber predecesores a lo largo del camino evolutivo, pero a juzgar por los registros fósiles, las células complejas simplemente aparecieron de la nada.

La nueva especie, llamada Prometheoarchaeum, resulta ser una especie transicional que ayuda a explicar el origen de todos los animales, las plantas, los hongos y, por supuesto, los humanos. La investigación se publicó en la revista Nature.

"Es un descubrimiento genial. Tendrá un gran impacto en la ciencia", dijo Christa Schleper, microbióloga de la Universidad de Viena, que no participó en el nuevo estudio.

Nuestras células están repletas de contenedores. Estos almacenan, por poner un ejemplo, ADN en un núcleo y generan energía en compartimentos llamados mitocondrias. Destruyen proteínas antiguas dentro de las maquinitas de limpieza llamadas lisosomas.

Nuestras células también construyen un esqueleto de filamentos para sí mismas hecho con bloques de construcción estilo Lego. Al extender algunos filamentos y romper otros, las células pueden cambiar de forma e incluso moverse sobre las superficies.

Las especies que comparten estas células complejas son conocidas como eucariotas y todas ellas provienen de un ancestro en común que vivió aproximadamente hace 2000 millones de años.

Antes de ese momento, en el mundo solo habitaban bacterias y un grupo de organismos pequeños y sencillos llamados arqueas. Las bacterias y las arqueas no tienen núcleo, lisosomas, mitocondrias ni esqueletos.

Los biólogos evolucionistas han tratado de determinar desde hace mucho tiempo cómo pudieron evolucionar las eucariotas a partir de precursores tan básicos.

El Shinkai 6500, que viajó al fondo del océano para tomar muestras del "Prometheoarchaeum"
El Shinkai 6500, que viajó al fondo del océano para tomar muestras del "Prometheoarchaeum"

A finales de la primera década del siglo XX, los investigadores descubrieron que, en algún momento del pasado, las mitocondrias fueron bacterias de vida libre. De alguna manera, fueron arrastradas hacia el centro de otra célula, y suministraron energía nueva para su huésped.

En 2015, Thijs Ettema, de la Universidad de Upsala en Suecia, y sus colegas descubrieron fragmentos de ADN en sedimentos recuperados del océano Ártico. Los fragmentos contenían genes de una especie de arqueas que parecían tener un estrecho vínculo con las eucariotas.

Ettema y sus colegas las nombraron arqueas de Asgard. (Asgard es el hogar de los dioses nórdicos). El ADN de estos misteriosos microbios apareció en un río en Carolina del Norte, en fuentes termales en Nueva Zelanda y en otros lugares del mundo.

Las arqueas de Asgard dependen de una cantidad de genes que antes solo se habían encontrado en las eucariotas. Era posible que estos microbios estuvieran utilizando los genes para los mismos propósitos. O para algo más.

"No puedes estar seguro hasta que tienes un organismo", dijo Schleper.

Masaru K. Nobu, microbiólogo del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada en Tsukuba, Japón, y sus colegas lograron reproducir estos organismos en un laboratorio. El esfuerzo llevó más de una década.

Los microbios, que están adaptados a la vida en el frío lecho marino, llevan una vida en cámara lenta. Los Prometheoarchaeum pueden tardar hasta 25 días en dividirse. En contraste, la bacteria E. coli se divide una vez cada 20 minutos.

Viaje al fondo del océano

El proyecto comenzó en 2006, cuando los investigadores recolectaron sedimento del fondo del océano Pacífico. Al principio, esperaban aislar los microbios que consumen metano, que podían utilizarse para limpiar las cañerías.

En el laboratorio, los investigadores reprodujeron las condiciones del lecho marino al colocar el sedimento en una cámara sin oxígeno. Bombearon metano y extrajeron los gases residuales mortales que podrían matar a la microbiota normal.

El barro contenía muchos tipos de microbios, pero para 2015, los investigadores habían aislado una intrigante especie nueva de arqueas. Cuando Ettema y sus colegas anunciaron el descubrimiento del ADN de la arquea de Asgard, los investigadores japoneses se quedaron asombrados. Su nuevo microbio viviente pertenecía a ese grupo.

Entonces los investigadores emprendieron una investigación más meticulosa para conocer a la nueva especie y relacionarla con la evolución de las eucariotas.

Los investigadores nombraron al microbio Prometheoarchaeum syntrophicum, en honor a Prometeo, el dios griego que le dio el fuego a los humanos después de crearlos a partir de arcilla.

"Los 12 años de microbiología que les tomó llegar al punto en el que es posible verlos a través de un microscopio es asombroso", dijo James McInerney, biólogo evolucionista de la Universidad de Nottingham, quien no estuvo involucrado en la investigación.

Bajo el microscopio, el Prometheoarchaeum demostró ser un ente raro. El microbio empieza como una esfera pequeña, pero con el paso de los meses, le crecen tentáculos largos y libera una flotilla de burbujas cubiertas de membrana.

Solo ADN y proteínas

El microbio demostró ser aún más extraño cuando los investigadores analizaron el interior de las células. Schleper y otros investigadores esperaban que la arquea de Asgard usara sus proteínas parecidas a las eucariotas para construir estructuras similares a estas en el interior de sus células, pero eso no fue lo que descubrió el equipo de los japoneses.

"En el interior no hay estructura, solo ADN y proteínas", dijo Nobu.

Antes de descubrir al Prometheoarchaeum, algunos investigadores sospechaban que los ancestros de las eucariotas vivían como depredadores, tragándose microbios más pequeños. Así es como podrían haberse tragado a las primeras mitocondrias.

No obstante, el Prometheoarchaeum no cumple con esa descripción. El equipo de Nobu con frecuencia descubrió que el microbio se adhería a los costados de las bacterias o de otras arqueas.

Al parecer, en lugar de cazar a sus presas, el Prometheoarchaeum vive de tragar fragmentos de proteínas que flotan a su alrededor. Sus compañeros se alimentan de sus desperdicios y, a su vez, le suministran al Prometheoarchaeum vitaminas y otros componentes esenciales.

McInerney era escéptico de que el Prometheoarchaeum pudiera proporcionar una imagen clara de cómo nuestros antepasados tomaron mitocondrias hace dos mil millones de años. "Este es un organismo vivo hoy, en pleno 2020", dijo.

Mientras el equipo de Nobu continúa estudiando el Prometheoarchaeum, también están recolectando a sus familiares en el fondo marino. Esos microbios pueden resultar aún más cercanos a nuestra ascendencia y pueden ofrecer pistas aún más inesperadas.

"Esperamos que esto nos ayude a entendernos mejor", dijo Nobu.

The New York Times

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