Investigadores descubren unos microbios que explican cómo las células simples se convirtieron en complejas

En un nuevo estudio, publicado en 'Nature' esta semana, un equipo internacional de investigación liderado por la Universidad de Uppsala, en Suecia, presenta el descubrimiento de un grupo de microbios que aportan nuevos conocimientos sobre la complejidad de la vida celular. El trabajo proporciona nuevos detalles sobre cómo, hace miles de millones de años, los tipos celulares complejos que comprenden plantas, hongos y también animales y seres humanos, evolucionaron gradualmente a partir de ancestros microbianos más simples.

La vida en nuestro planeta se puede dividir en tres grupos principales: dos de estos grupos están representados por pequeños microbios, las bacterias y las arqueas, y el tercero comprende toda la vida visible, como seres humanos, animales y hongos, conocidos colectivamente como eucariotas. Mientras que las células de bacterias y arqueas son generalmente pequeñas y simples, las eucariotas se componen de células grandes y complejas.

El origen de estos complejos tipos de células ha sido un misterio para la comunidad científica, pero ahora este equipo internacional de investigadores liderado por la Universidad de Uppsala ha identificado un grupo de microorganismos que proporciona una visión única de la transición evolutiva de células simples a complejas.

Basado en el trabajo pionero del biólogo estadounidense Carl Woese, se ha sabido que en algún momento las eucariotas compartieron un antepasado común con las arqueas. También quedó claro que la simbiosis --un proceso que implica una colaboración íntima entre dos tipos de células-- desempeñó un papel importante en este proceso. La mayoría de los científicos comparten la opinión de que una simbiosis en la que una célula huésped arquea tomó una bacteria dio lugar a las eucariotas. Sin embargo, permanece abierta la cuestión de si esta simbiosis fue la causa o más bien la consecuencia de la evolución de las células complejas.

Ahora, investigadores de la Universidad de Uppsala junto con colaboradores de Estados Unidos, Japón, Dinamarca y Nueva Zelanda, informan del descubrimiento de un nuevo grupo de arqueas, las arqueas de Asgard, que revelan detalles importantes sobre cómo las células eucariotas desarrollaron su complejidad.

"La evolución de los tipos de células complejas ha sido un proceso largo y complicado que se entiende poco. Al utilizar nuevos métodos para obtener los datos del genoma de los microbios que no se pueden cultivar en el laboratorio, hemos identificado un nuevo grupo de arqueas que está relacionado con la célula huésped de la cual evolucionaron las células eucariotas. Son tiempos muy emocionantes", dice el director del equipo que realizó el estudio, Thijs Ettema, del Departamento de Biología Celular y Molecular.

En 2015, Thijs Ettema y sus colegas publicaron un estudio en el que se describieron datos genómicos de 'Loki', una arquea que vivía en el fondo del océano y que representaba el microorganismo vivo más cercano de la vida celular compleja. En el nuevo trabajo, que corrobora estos hallazgos anteriores, se describen varias nuevas arqueas relacionadas con 'Loki'. "Estos organismos son nuestros parientes microbianos más cercanos y no sabemos casi nada sobre ellos. Los métodos actuales nos permiten echar un primer vistazo genético, lo cual es realmente emocionante", dice Ettema.

"Nuestros hallazgos se basan en el análisis de material genético que se obtuvo directamente del medio ambiente. En realidad, nunca hemos visto estas células", detalla el coautor principal de la investigación, Jimmy Saw, del Departamento de Biología Celular y Molecular de la Universidad de Uppsala.

Estas nuevas arqueas, bautizadas como 'Thor', 'Odin' y 'Heimdall', en alusión a dioses nórdicos, junto con 'Loki', forman las arqueas de Asgard. Estos nuevos grupos se encuentran en diversos entornos en todo el mundo y no sólo en el mar profundo, "Igual que 'Loki', hasta ahora son más abundantes en sedimentos", subraya la coautora Eva Fernández-Cáceres, de la Universidad de Uppsala. El estudio proporciona pruebas sólidas de que las eucariotas evolucionaron a partir de un linaje relacionado con estas arqueas de Asgard.

"Encontramos que las arqueas de Asgard comparten muchos genes únicos con las eucariotas, incluyendo varios genes que están involucrados en la formación de estructuras que dan a las células eucariotas su carácter complejo. Los genes hasta ahora sólo se han encontrado en eucariotas, lo que indica que estas arqueas fueron de alguna manera alentadas a volverse complejas. Sin embargo, la imagen está lejos de quedar clara sobre cómo podría haber sucedido esto exactamente", añade Anja Spang, investigadora en el Departamento Biología Celular y Molecular de la Universidad de Uppsala.