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| Se ha descubierto que el alga Braarudosphaera bigelowii ha absorbido una cianobacteria llamada UCYN-A, lo que puede suponer un gran paso adelante para la evoluciónTyler Coale |
La última vez que esto sucedió, la Tierra tuvo plantas.
Los científicos han detectado que se está produciendo un evento evolutivo que ocurre una vez cada mil millones de años, cuando dos formas de vida se han fusionado en un organismo que cuenta con habilidades que sus pares envidiarían. La última vez que esto sucedió, la Tierra tuvo plantas.
El fenómeno se llama endosimbiosis primaria y ocurre cuando un organismo microbiano engulle a otro y comienza a utilizarlo como un órgano interno. A cambio, la célula huésped proporciona nutrientes, energía, protección y otros beneficios al simbionte, hasta que finalmente ya no puede sobrevivir por sí sola y esencialmente termina convirtiéndose en un órgano para el huésped, o lo que se conoce como orgánulo en las células microbianas.
Imagínese si los riñones fueran en realidad pequeños
animales corriendo y los humanos tuvieran que filtrar manualmente su sangre a
través de una máquina de diálisis. Entonces, un día, a un tipo se le atasca uno
de estos bichos en el riñón... Internamente (¿quiénes somos nosotros para
juzgar cómo?) y se da cuenta de que ya no necesita su máquina de diálisis.
Tampoco sus hijos, hasta que finalmente todos nacemos con estos pequeños y serviciales
muchachos dentro de nosotros. Eso es lo que está pasando aquí.
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| Un diagrama de las mitocondrias en una célulaInstituto Nacional de Investigación del Genoma Humano |
En los 4 mil millones de años de historia de la vida en la Tierra, se cree que la endosimbiosis primaria solo ocurrió dos veces, que nosotros sepamos, y cada vez fue un gran avance para la evolución. El primero ocurrió hace unos 2.200 millones de años, cuando una arquea se tragó una bacteria que se convirtió en mitocondria. Este orgánulo especializado en producción de energía permitió que evolucionaran básicamente todas las formas complejas de vida. Sigue siendo el anunciado "centro neurálgico de la célula" hasta el día de hoy.
La segunda vez ocurrió hace unos 1.600 millones de
años, cuando algunas de estas células más avanzadas absorbieron cianobacterias
que podían recolectar energía de la luz solar. Estos se convirtieron en
orgánulos llamados cloroplastos, que otorgaron la capacidad de captar luz
solar, así como un atractivo color verde, a un grupo de formas de vida de las
que quizás hayas oído hablar: las plantas.
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| Células vivas de musgo bajo un microscopio, mostrando sus cloroplastos (círculos verdes) Des_Callaghan/CC BY-SA 4.0 |
Y ahora, los científicos han descubierto que está sucediendo nuevamente. Se descubrió que una especie de alga llamada Braarudosphaera bigelowii se ha tragado una cianobacteria que les permite hacer algo que las algas y las plantas en general no pueden hacer normalmente: "fijar" nitrógeno directamente del aire y combinarlo con otros elementos para crear compuestos más útiles.
El nitrógeno es un nutriente clave y normalmente las plantas y las algas lo obtienen a través de relaciones simbióticas con bacterias que permanecen separadas. Al principio se pensó que B. bigelowii había relacionado este tipo de situación con una bacteria llamada UCYN-A, pero tras una inspección más cercana, los científicos descubrieron que las dos se han vuelto mucho más íntimas.
En un estudio reciente, un equipo descubrió que la relación de tamaño entre las algas y UCYN-A se mantiene similar en diferentes especies relacionadas de algas. Su crecimiento parece estar controlado por el intercambio de nutrientes, lo que conduce a metabolismos vinculados.
"Eso es exactamente lo que sucede con los orgánulos", dijo Jonathan Zehr, autor de los estudios. "Si nos fijamos en las mitocondrias y el cloroplasto, es lo mismo: crecen con la célula".
En un estudio de seguimiento, el equipo y otros
colaboradores utilizaron una poderosa técnica de imágenes de rayos X para ver
el interior de las células vivas de las algas. Esto reveló que la replicación y
división celular estaba sincronizada entre el huésped y el simbionte, una
prueba más de la endosimbiosis primaria en funcionamiento.
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| Imágenes de rayos X de Braarudosphaera bigelowii en diferentes etapas de división celular. El nitroplasto recién identificado está resaltado en cian, el núcleo del alga es azul, las mitocondrias son verdes y los cloroplastos son moradosValentina Loconte/Berkeley Lab |
Y finalmente, el equipo comparó las proteínas del UCYN-A aislado con las del interior de las células de las algas. Descubrieron que la bacteria aislada sólo puede producir aproximadamente la mitad de las proteínas que necesita, y depende del alga huésped para proporcionar el resto.
"Ésa es una de las características de algo que pasa de un endosimbionte a un orgánulo", dijo Zehr. "Empiezan a desechar trozos de ADN, y sus genomas se hacen cada vez más pequeños, y empiezan a depender de la célula madre para que esos productos genéticos (o la proteína misma) sean transportados al interior de la célula".
En conjunto, el equipo dice que esto indica que UCYN-A es un orgánulo completo, al que se le da el nombre de nitroplasto. Parece que esto comenzó a evolucionar hace unos 100 millones de años, lo que parece un tiempo increíblemente largo pero es un abrir y cerrar de ojos en comparación con las mitocondrias y los cloroplastos.
Los investigadores planean seguir estudiando los nitroplastos para descubrir si están presentes en otras células y qué efectos pueden tener. Un posible beneficio es que podría brindar a los científicos una nueva vía para incorporar la fijación de nitrógeno en las plantas para producir mejores cultivos.
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