Microbiología

Hallado el organismo que explica el origen de toda la vida compleja en la Tierra.

La forma en que surgió la primera célula eucariota sigue sin estar clara. Entre varios modelos evolutivos competitivos, los más aceptados son los modelos simbiógenos en los que una célula huésped arqueal y un endosimbionte alfaproteobacteriano se fusionaron para convertirse en la primera célula eucariota.

Ahora, un microorganismo recogido en el lodo de las profundidades marinas de la costa de Japón es el eslabón perdido entre las bacterias antiguas y las células que condujeron a los humanos, según los científicos.

Un grupo de investigadores de Japón estudió la biología del organismo que se encontró a 1.5 millas debajo de la superficie del océano persuadiéndolo para que crezca en un laboratorio.

La vida en la Tierra originalmente estaba compuesta de organismos simples como las bacterias y hasta este estudio, la biología no ha tenido respuesta sobre cómo evolucionaron las células más complejas.

El equipo del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada de Japón dice que este nuevo microorganismo es el vínculo entre los dos tipos de células.

Llamado Prometheoarchaeum syntrophicum, fue una etapa entre organismos simples de una sola célula como las bacterias y las células complejas que condujeron a animales y plantas. 

El nombre se refiere a la figura mitológica griega Prometeo, de quien se dice que creó a la humanidad del barro y robó el fuego de los dioses.

Es una célula esférica con un diámetro de aproximadamente 500 nanómetros, o una centésima de centímetro y cuenta con apéndices largos, a menudo ramificados en forma de tentáculo.

Es parte de un grupo llamado arqueas, organismos unicelulares relativamente simples que carecen de estructuras internas como un núcleo; son parte del grupo de células procariotas.

Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo sobre el cambio evolutivo de tales células simples similares a bacterias a células más complejas llamadas eucariotas.

Las células más complejas permitieron la transición de las células simples que primero colonizaron el planeta a la vida celular compleja que incluyen hongos, plantas y animales.   

Para llegar a su teoría, el equipo de Japón pasó una década haciendo que Prometheoarchaeum creciera en un laboratorio para poder observarlo adecuadamente.

También estudiaron su relación con una bacteria compañera para averiguar si eso tenía alguna relación con la siguiente etapa de evolución hacia células más complejas con núcleos.

El equipo dice que los apéndices del nuevo tipo de organismo capturaron una bacteria pasajera, la envolvieron y juntos evolucionaron en células más complejas.

Dicen que originalmente se habría convertido en mitocondria, el centro neurálgico de una célula y crucial para la respiración y la producción de energía. 

El sistema solar, incluida la Tierra, se formó hace 4.500 millones de años y la primera vida en la Tierra, los microbios marinos simples, apareció hace aproximadamente 4.000 millones de años. 

El advenimiento posterior de los eucariotas puso en marcha caminos evolutivos que condujeron a un desenfrenado conjunto de organismos durante eones como palmeras, ballenas azules, T. rex, colibríes, peces payaso, hongos shiitake y humanos. 

«Cómo nos originamos, como eucariotas, es una pregunta fundamental relacionada con cómo nosotros, como humanos, surgimos», dijo el microbiólogo Masaru Nobu.

Prometheoarchaeum es miembro de un subgrupo llamado Asgard archaea, llamado así por la morada de los dioses en la mitología nórdica. 

Otros miembros de este subgrupo fueron recuperados del fondo marino helado cerca de un sistema de ventilación hidrotermal llamado Castillo de Loki, llamado así por una figura mitológica nórdica, entre Groenlandia y Noruega.

La investigación sobre Prometheoarchaeum, dijo Nobu, indica que las arqueas Asgard son los parientes vivos más cercanos a los primeros eucariotas.

Los investigadores utilizaron un recipiente de investigación sumergible para recolectar lodo que contiene Prometheoarchaeum del Omine Ridge en Japón en 2006. 

Lo estudiaron en el laboratorio en un proceso que duró años y lo vieron proliferar lentamente después de incubar las muestras en un recipiente con gas metano para simular el ambiente de sedimentos marinos de aguas profundas en el que reside.

«Pudimos obtener el primer genoma completo de este grupo de arqueas y demostrar de manera concluyente que estas arqueas poseen muchos genes que se pensaba que solo se encontraban en eucariotas», dijo Nobu.

Se descubrió que Prometheoarchaeum dependía de su bacteria compañera. ‘El organismo’ come ‘aminoácidos’ a través de la simbiosis con un compañero’, dijo Nobu. 

«Esto se debe a que el organismo no puede digerir completamente los aminoácidos por sí mismo, ganar energía si se han acumulado subproductos, ni construir su propia célula sin ayuda externa».

Después de una cuidadosa observación de los organismos, los investigadores desarrollaron una teoría: sugieren que una bacteria se enredó en las protuberancias ramificadas y evolucionó en un orgánulo y eso condujo al desarrollo de eucariotas.

Mayor información en: Hiroyuki Imachi, Masaru K. Nobu, Nozomi Nakahara, Yuki Morono, et al. «L1CAM defines the regenerative origin of metastasis-initiating cells in colorectal cancer». Nature, Published: 15 January 2020.

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