Extraña arquea podría contener los secretos del origen de la vida

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Un microbio que se encuentra en las profundidades fangosas del Océano Pacífico podría guardar los secretos de cómo evolucionaron las primeras formas de vida multicelulares.

Mucho antes de que existieran organismos complejos, el mundo era el hogar de organismos unicelulares simples, arqueas y bacterias. Entre 2 000 y 1 800 millones de años atrás, estos microorganismos comenzaron a evolucionar, dando lugar a la aparición de formas de vida más complejas llamadas eucariotas, un grupo que incluye humanos, animales, plantas y hongos. Pero este increíble viaje en el que la vida pasó de ser pequeños organismos nadadores a caminar (y, en algunos casos, a pensar y sentir) aún no se comprende bien.

Los científicos tiene hacen un tiempo la hipótesis de que un grupo de microbios llamado arquea de Asgard eran los ancestros más buscados de los eucariotas, porque contienen genes similares a sus contrapartes complejas. Para analizar cómo se veían estos microbios y cómo podría haber sucedido la transición a organismo más complejos, un grupo de investigadores en Japón pasó una década recolectando y analizando lodo del fondo de la fosa de Nankai, en la costa de Japón.

El equipo mantuvo las muestras de lodo, y los microorganismos en ellas, en un biorreactor especial en el laboratorio que imitaba las condiciones del fondo del mar en el que se encontraron. Años más tarde, comenzaron a aislar los microorganismos dentro de las muestras. El propósito inicial era encontrar microbios que comieran metano y que pudieran limpiar las aguas residuales. Pero cuando descubrieron que sus muestras contenían una cepa previamente desconocida de arqueas de Asgard, decidieron analizarla y cultivarla en el laboratorio.

Imágenes de microscopía electrónica de barrido muestran (A) una sola arquea (B) múltiples células que crecen juntas en el laboratorio (C&D) arqueas con protuberancias en forma de tentáculo que ocurren hacia el final de su crecimiento. (Crédito de la imagen: Agencia de Japón para Ciencia y Tecnología de la Tierra y el Mar (JAMSTEC))

Llamaron a la cepa recién descubierta de Arquea de Asgard Prometheoarchaeum syntrophicum en honor al dios griego Prometeo, de quien se dice que creó humanos a partir del barro. Descubrieron que estas arqueas eran de crecimiento relativamente lento, duplicando su número cada 14 a 25 días.

Su análisis confirmó que P. syntrophicum tenía una gran cantidad de genes que se parecían a los de los eucariotas. De hecho, estos genes contenían las instrucciones para crear ciertas proteínas que se encuentran dentro de estos microbios; pero las proteínas no crearon, como se esperaba, estructuras similares a orgánulos como las que se encuentran dentro de los eucariotas.

También descubrieron que los microbios tenían protuberancias largas y ramificadas en forma de tentáculo en su exterior que podrían usarse para atrapar bacterias transeúntes. De hecho, el equipo descubrió que los microbios tendían a adherirse a otras bacterias también.

Los autores proponen una hipótesis de lo que sucedió en estas aguas antiguas: hace unos 2 700 millones de años, el oxígeno comenzó a acumularse en nuestro planeta. Pero después de haber vivido en un mundo sin oxígeno durante tanto tiempo, este elemento resultaría tóxico para el P. syntrophicum por lo que este organismo podría haber desarrollado una nueva adaptación: una manera de formar asociaciones con bacterias tolerantes al oxígeno. Estas bacterias le darían al P. syntrophicum las vitaminas y compuestos necesarios para vivir, mientras que, a su vez, se alimentan de los desechos de las arqueas.

A medida que los niveles de oxígeno aumentaron aún más, P. syntrophicum podría haberse vuelto más agresivo, arrebatando bacterias transeúntes con sus largas estructuras en forma de tentáculo e internalizándolo. Dentro del P. syntrophicum, esta bacteria podría haber evolucionado hasta convertirse en orgánulo clave que produce energía para la supervivencia eucariota: las mitocondrias.

Científicos en el mundo concuerdan que el éxito del equipo en el cultivo de Prometheoarchaeum después de los esfuerzos que abarcan más de una década representa un gran avance para la microbiología ya que establece el escenario para el uso de técnicas moleculares y de imágenes para dilucidar aún más el metabolismo del Prometheoarchaeum y el papel de las proteínas de firma eucariotas en la biología de las células arqueas.

Fuente: Science Alert.

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