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Tiempo Libre Ciencia Miercoles, 22 de Enero de 2020

Un extraño microbio hallado en el fondo del Pacífico sería clave para entender el origen de la vida

Se llama Prometheoarchaeum y ayudaría a explicar la existencia de los animales, las plantas, los hongos y los seres humanos.

Miercoles, 22 de Enero de 2020
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22/01/2020


Un extraño microbio con tentáculos, descubierto en el fondo del Océano Pacífico, podría ayudar a explicar los orígenes de la vida compleja en este planeta y a solucionar uno de los misterios más profundos en la biología.

Hace dos mil millones de años, células simples dieron origen a células mucho más complejas. Los biólogos se han esforzado durante décadas para saber cómo sucedió esto.

Los científicos supieron desde hace mucho tiempo que debía de haber antecesores a lo largo del camino de la evolución. Pero a juzgar por los registros fósiles, las células complejas simplemente aparecieron de la nada.

La nueva especie, denominada Prometheoarchaeum, resulta ser una forma muy transicional, que ayuda a explicar los orígenes de todos los animales, plantas, hongos, y por supuesto, los seres humanos. La investigación fue publicada en Nature.

"Es realmente muy interesante, tendrá un gran impacto en la ciencia", dijo Christa Schleper, microbióloga de la Universidad de Viena, quien no participó del nuevo estudio.

Nuestras células están llenas de receptáculos. Almacenan ADN en el núcleo, por ejemplo, y generan combustibles en compartimientos denominados mitocondrias. Destruyen las proteínas viejas dentro de pequeñas máquinas de servicio doméstico, denominados lisosomas.

Nuestras células también se construyen con esqueleto de filamentos, armado con bloques de construcción tipo Lego. Al extender algunos filamentos y dividir otros, las células pueden cambiar su forma e incluso moverse sobre superficies.

Las especies que comparten estas células complejas se conocen como eucariotas, y todas descienden de un ancestro común que vivió aproximadamente hace 2 mil millones de años.

Antes de eso, el mundo solo albergaba bacterias y un grupo de organismos pequeños y simples, llamados arqueas. Las bacterias y arqueas no tienen ni núcleo, ni lisosomas, ni mitocondrias, ni esqueletos.

Los biólogos especialistas en evolución se han preguntado durante mucho tiempo acerca de la manera en que las eucariotas podrían haber evolucionado a partir de precursores tan simples.

A fines de la década de 1900, los investigadores descubrieron que las mitocondrias habían sido bacterias autónomas en algún momento en el pasado. De alguna manera, fueron introducidas en otra célula, suministrando nuevo combustible para sus huéspedes.

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 arquea que parecía estar estrechamente relacionada con las eucariotas.

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

La arquea Asgard se basa en una cantidad de genes que fueron encontrados previamente en eucariotas. Posiblemente, estos microbios usaban estos genes con los mismos propósitos, o para otro fin.

"Hasta que no tienes un organismo, no puedes estar realmente seguro", dijo Schleper.

Masaru K. Nobu, microbiólogo del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Avanzadas en Tsukuba, Japón, y sus colegas pudieron cultivar estos organismos en el laboratorio. El esfuerzo les llevó más de una década.

Los microbios, que se adaptan a la vida en el fondo del mar frío, tienen una existencia en cámara lenta. Pueden pasar hasta 25 días para que Prometheoarchaeum se divida. Por el contrario, la E. coli se divide una vez cada 20 minutos.

El proyecto se inició en 2006, cuando los investigadores recogieron sedimento del fondo del Océano Pacífico. Inicialmente, esperaban aislar microbios que ingirieran el metano, algo que se podría utilizar para limpiar las alcantarillas.

En el laboratorio, los investigadores simularon las condiciones en el fondo del mar, colocando el sedimento en una cámara sin oxígeno. Bombearon metano y extrajeron gases de desechos mortales que podrían matar a los microbios residentes.

El lodo contenía muchos tipos de microbios. Aunque para 2015, los investigadores habían aislado una nueva especie curiosa de arquea. Y cuando Ettema y sus colegas anunciaron el descubrimiento del ADN de la arquea Asgard, los investigadores japoneses quedaron atónitos. Su nuevo microbio viviente pertenecía a ese grupo.

Los investigadores entonces investigaron más a fondo a la nueva especie y la asociaron con la evolución de las eucariotas.

Los investigadores nombraron al microbio Prometheoarchaeum syntrophicum, en honor a Prometeo, el dios griego que les entregó el fuego a los humanos, después de darles forma a partir de arcilla.

"Los 12 años de la microbiología que llevó llegar al punto en que se lo puede ver en el microscopio, son sorprendentes", dijo James McInerney, biólogo especializado en evolución en la Universidad de Nottingham, quien no participó de la investigación.

Al microscopio, Prometheoarchaeum demostró ser una bestia extraña. El microbio comienza siendo una esfera pequeña, pero con el transcurso de los meses, se alarga y empieza a tener tentáculos, además de liberar una flotilla de burbujas cubiertas por una membrana.

Y fue más extraño aún, cuando los investigadores examinaron el interior de la célula. Schleper y otros investigadores esperaban que la arquea Asgard usara sus proteínas similares a las de la eucariota, para construir algunas estructuras similares a las de esta última, dentro de sus células. Pero no fue eso lo que encontró el equipo japonés.

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

Este hallazgo sugiere que las proteínas que usaron las eucariotas para construir células complejas, comenzaron haciendo otras tareas, y recién más adelante se les asignaron nuevas funciones.

Nobu y sus colegas ahora tratan de descubrir cuáles eran esas tareas originales. Es posible que Prometheoarchaeum cree sus tentáculos con genes que luego fueron usados por las eucariotas para construir estructuras celulares.

Schleper desea ver más pruebas de esta idea. "Hay otras arqueas", observó. Pero esas otras especies no usan proteínas tan parecidas a las nuestras.

Antes del descubrimiento de Prometheoarchaeum, algunos investigadores sospechaban que los ancestros de las eucariotas vivían como predadores, ingiriendo microbios más pequeños. Podrían haber engullido la primera mitocondria de este modo.

Pero Prometheoarchaeum no entra en esa descripción. El equipo de Nobu a menudo descubrió que el microbio se adhiere a los lados de las bacterias o de otras arqueas.

En lugar de cazar su presa, Prometheoarchaeum parece vivir de sorber fragmentos de proteínas flotantes. Sus compañeras se alimentan de sus desechos. Y, a su vez, les proveen vitaminas y otros compuestos esenciales a Prometheoarchaeum.

Nobu especuló con que una especie de arquea Asgard en el fondo del mar arrastró a las bacterias en una red de tentáculos, atrayéndolas hacia una asociación más íntima. Finalmente, tragó a las bacterias, que evolucionaron en mitocondrias que le proveen energía a cada célula compleja.

McInerney se mostró fue escéptico en cuanto a que Prometheoarchaeum pudiera dar una idea clara de cómo nuestros ancestros incorporaron a las mitocondrias hace 2 mil millones de años. "Este es un organismo vivo en la actualidad, en 2020", dijo.

Mientras el equipo de Nobu continúa estudiando al Prometheoarchaeum, también busca a sus parientes en el lodo del fondo del mar. Esos microbios pueden estar incluso más cerca de nuestra propia ascendencia, y hasta podrían ofrecer pistas más inesperadas.

"Esperamos que esto nos ayude a comprendernos mejor", afirmó Nobu.

Fuente: clarin.com