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La célula de la que venimos todos

Nuño Domínguez, Materia, mayo 6 de 2015

Un nuevo grupo de arqueas que viven a más de 3.000 metros de profundidad aclaran el origen de humanos, animales, plantas y hongos.

Los humanos sabemos más de la superficie de Marte que de las profundidades del océano, y hoy un ser microscópico nos lo vuelve a dejar meridiano. Un barco de exploración científica ha encontrado en el fondo del Ártico unos microbios que permiten aclarar cómo, hace más de 2.000 millones de años, una célula solitaria y primitiva dio lugar a la espectacular orgía de vida compleja que abarca a humanos, animales, plantas y hongos.

Los nuevos organismos han sido bautizados como lokiarqueas, un término que probablemente abarca a varias especies hasta ahora desconocidas. Su material genético se ha encontrado a 3.283 metros de profundidad, cerca de unas chimeneas hidrotermales entre Noruega y Groenlandia conocidas como el Castillo de Loki, el misterioso dios nórdico. Sus descubridores creen que son el puente entre la vida celular más sencilla, los procariotas, y el resto de seres vivos, los eucariotas.

Usted y todos los seres vivos que puede ver a su alrededor son miembros del gran imperio eucariota. Toda forma de vida cuyas células tienen un núcleo diferenciado para guardar el ADN, un citoesqueleto bien desarrollado y orgánulos que las mantienen vivas es un eucariota.

Las arqueas componen otro dominio fundamental de la vida más desconocido. No tienen núcleo celular, pero sí rasgos genéticos que las acercan a nosotros y las alejan de las bacterias y otros procariotas. Los primeros fósiles de procariotas datan de hace unos 3.500 millones de años.

Unos 1.500 millones de años después, en una Tierra irreconocible, evolucionaron las primeras células eucariotas que sustentaron una incomparable proliferación de nuevos seres vivos. Cómo sucedió es un misterio que varias hipótesis científicas compiten por explicar.

Las lokiarqueas pueden ser la respuesta. "Parecen descendientes directos de nuestro ancestro microbio”, explica a Materia Thijs Ettema, uno de sus descubridores. "Nuestro hallazgo nos acerca un poco más a poder responder la eterna pregunta, ¿de dónde venimos?", añade.

Solo el 1% de todos los microorganismos que habitan la Tierra se pueden criar en el laboratorio y estas nuevas arqueas no son una excepción. Ettema, de la Universidad de Uppsala (Suecia), y el resto de su equipo, han podido identificarlas y estudiarlas gracias a una técnica, la metagenómica, que identifica el código de barras genético de cada ser vivo de entre los sedimentos marinos y luego intenta recomponer el resto de su genoma.

Años para reproducirse

Según el trabajo, publicado en Nature, las arqueas de Loki son los microbios sin núcleo más parecidos a nuestras propias células eucariotas, de las que parecen “hermanas” en términos filogenéticos. Su genoma es mucho más evolucionado de lo esperado y contiene “unos 100 genes eucariotas” relacionados con aspectos fundamentales de este grupo, según Ettema. Algunos de estos genes producen actina, “una proteína que indica que el ancestro de los eucariotas tenía ya un citoesqueleto dinámico y tal vez un mecanismo primitivo de fagocitosis”, explica este microbiólogo. Esto es un dato clave, pues explicaría cómo apareció la mitocondria, el orgánulo que proporciona energía a todas nuestras células, cuando nuestro antepasado arquea se tragó una bacteria primitiva.

Una de las encendidas polémicas que rodea esta etapa fundamental de la vida en la Tierra es si los eucariotas evolucionaron de los procariotas antes o después de la aparición de las arqueas. El nuevo trabajo dibuja un árbol de la vida con dos ramas principales (arqueas y resto de procariotas) con los eucariotas surgiendo de la primera hace más de 2.000 millones de años. Las lokiarqueas son descendientes directos de ese ancestro común del que hablaba Ettema.

Tal vez lo más frustrante de este descubrimiento es que no sabemos qué aspecto tienen las arqueas de Loki. El estudio no se basa en el organismo en sí, sino en sus genes y proteínas. El nuevo objetivo de Ettema será sacar a estos microbios del fondo del mar y estudiarlos bajo el microscopio, lo que ofrece una doble dificultad. Primero, estas arqueas están tan esparcidas en el tenebroso y gélido fondo marino dada la escasez de nutrientes que las muestras recogidas por los barcos contienen muy pocas. Segundo, su ritmo de división celular es extremadamente lento, puede llevar años, y eso si hay suerte y los científicos adivinan de qué se alimentan. Por eso, al mismo tiempo, van a seguir secuenciando el metagenoma de las profundidades en busca de nuevas especies que aclaren cómo la unión entre los dos grandes imperios procariotas dieron lugar a un tercero, el nuestro.

El linaje perdido

La búsqueda de vida desconocida gracias a las nuevas técnicas de secuenciación genética ha empezado hace muy poco tiempo y ya están dando resultados sorprendentes, explican T. Martin Embley y Tom Williams, de la Universidad de Newcastle, en un artículo complementario publicado en Nature. “La identificación de las lokiarqueas tan pronto en la historia de este campo naciente sugiere que pronto descubriremos entre las arqueas a parientes incluso más cercanos a nosotros”, opinan ambos investigadores, que no han participado en el trabajo.

Purificación López-García, una experta española en evolución microbiana que trabaja en la Universidad París Sur, ofrece una opinión independiente sobre el estudio. La hipótesis propuesta, dice, “sigue en liza con otros modelos para explicar la aparición de los eucariotas, como que surgiesen por simbiosis entre bacterias y arqueas”, resalta. Uno de los mayores problemas de este y muchos otros trabajos es que “no tienen al organismo en sí, sino que deducen su presencia a partir de los genes”, resalta.

“Se trata de un estudio muy interesante, sobre todo por descubrir un linaje perdido que ayuda a entender un momento clave de la historia evolutiva sobre el que existen bastantes teorías alternativas”, opina Iñaki Ruiz-Trillo, investigador del Instituto de Biología Evolutiva (CSIC-UPF).

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