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 más insondables misterios de la biología, de acuerdo con un informe presentado por un grupo de científicos. Hace 2000 millones de años, organismos unicelulares dieron paso a otros más complejos. Los biólogos batallaron durante décadas para saber cómo sucedió. Los científicos siempre tuvieron la teoría de que hubo 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 syntrophicum, resulta ser importante para ayudar 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. “Tendrá un gran impacto en la ciencia”, afirmó Christa Schleper, microbióloga de la Universidad de Viena, quien no participó en el nuevo estudio.
Nuestras células están repletas de contenedores. Por ejemplo, estos almacenan ADN en un núcleo y generan energía en compartimentos llamados mitocondrias. Destruyen proteínas antiguas dentro de las maquinitas de limpieza llamadas lisosomas. Además, también construyen un esqueleto de filamentos para sí mismas hecho con bloques de construcción estilo Lego. Al extender algunos y romper otros, las células pueden cambiar de forma e incluso moverse sobre las superficies. Las especies que las comparten son conocidas como eucariotas y todas ellas provienen de un ancestro en común que vivió aproximadamente hace 2000 millones de años.
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Antes de ese momento, en el mundo solo habitaban bacterias y un grupo de organismos pequeños y sencillos llamados arqueas, que no tienen núcleo, lisosomas, mitocondrias ni esqueletos. Los biólogos evolucionistas trataron de determinar desde hace mucho tiempo cómo pudieron evolucionar las eucariotas a partir de precursores tan básicos. A fines 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. Estas piezas 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 estos genes para los mismos propósitos o para algo más. “No puedes estar seguro hasta que tienes un organismo”, afirmó 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 existencia en cámara lenta: los prometheoarchaeum pueden tardar hasta 25 días en dividirse.
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 colocando 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, que no estuvo involucrado en la investigación.
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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 largos tentáculos y libera una flotilla de burbujas cubiertas de membrana. 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 "comido" a las primeras mitocondrias. No obstante, el prometheoarchaeum no corresponde a dicha 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, vive de consumir fragmentos de proteínas que flotan a su alrededor. Sus compañeros se alimentan de sus desperdicios y, a su vez, le suministran vitaminas y otros componentes esenciales.
Por Carl Zimmer, © 2020 The New York Times Company.
