Un organismo recolectado de un punto remoto de la Tierra y luego cultivado en laboratorio revelaría el origen de la vida.

Tras muchos años de estudio, investigadores han logrado cultivar un organismo que podría revelar cómo evolucionó la vida compleja, y que sería el pariente vivo más próximo a la especie que inició todo.

Uno de los mayores pasos en la historia de la vida, es sin duda, el paso de los organismos unicelulares a animales multicelulares. Esto ocurrió hace aproximadamente 2 mil millones de años; formas de vida que obtuvieron núcleos y mitocondrias que almacenaron su genoma y le brindaron la energía necesaria.

El inicio de la vida compleja

El dominio Eukaryota, Eukarya o Eucaria incluye a todos los organismos formados por células con núcleo verdadero; y comprende a plantas, animales, hongos y microorganismos unicelulares.

Se cree que los eucariotas evolucionaron por medio de la unión entre una bacteria y un miembro del tercer dominio de vida, el Archaea. Esta unión, o simbiosis, dio ventaja a ambos, proporcionando energía uno al otro, naciendo así las mitocondrias.

Aunque no podemos saber exactamente cómo ocurrió esta unión que trajo el inicio de la vida compleja, los microbiólogos creen que la clave para entender cómo ocurrió es estudiar a los parientes vivos más cercanos de las arqueas.

Sin embargo, durante muchos años nos vimos limitados a realizar este tipo de estudios debido a la falta de capacidad y a que este tipo de trabajo en laboratorio iba más allá de los científicos. ¡Hasta ahora!

En declaraciones, Dr. Hiroyuki Imachi, de la Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, dijo que finalmente se ha superado esta barrera.

Una nueva teoría propone que las primeras formas de vida complejas evolucionaron a través de las interacciones de un arqueón (azul), una bacteria reductora de sulfato (roja) y una bacteria que respira oxígeno, que formó relaciones simbióticas que intercambian gases y nutrientes. Crédito: Masaru K. Nobu, Hiroyuki Imachi y JAMSTEC / NPG Press / YouTube

Arqueas Asgard

Imachi ha estado trabajando con organismos recolectados de sedimentos en zonas profundas del océano Pacífico y denominados como dioses nórdicos, y llamados «arqueas Asgard».

Crédito: Imachi et al. / Nature

Las arqueas Asgard tienen genes que no se encuentran en otras arqueas y bacterias, pero que son comunes en los eucariotas. Sin embargo, la poca capacidad para cultivarlos en laboratorio ha impedido estudiarlas.

Recientemente, Imachi descubrió que la mejor manera de lograr analizarlas no era replicar las frías y oscuras condiciones del fondo marino, por el contrario, los calentó a temperatura ambiente y les dio aminoácidos, péptidos e incluso leche en polvo para bebé.

Imachi notó que las arqueas de Asgard no crecen solas, sino que solo florecen siendo parte de un sistema simbiótico. Incluso se pudo ver que crecen aproximadamente en una milésima parte de la tasa de E. coli.

Relación simbiótica

La especie estudiada por Imachi fue nombarda por él mismo como Prometheoarchaeum syntrophicum. Se caracteriza por poseer largos zarcillos que salen del cuerpo de la célula de 550 nanómetros de ancho.

Como medida ante el aumento de oxígeno, un arqueón podría haber formado una simbiosis con una bacteria reductora de sulfato, consumiento el hidrógeno que produjo, y luego una bacteria aeróbica, que luego se incorporó para convertirse en la mitocondria de los primeros eucariotas. Crédito: Imachi et al. / Nature

Imachi sugiere que los zarcillos son usados para atrapar las bacterias que posteriormente podrían convertirse en mitocondrias.

Prometheoarchaeum a su vez, genera hidrógeno que permite alimentar a sus compañeros simbióticos; que llevó al equipo de investigadores a descubrir un nuevo modelo de cómo se capturaron las mitocondrias.

De acuerdo al estudio, las arqueas iniciaron una relación simbiótica como dos tipos diferentes de bacterias para lograr sobrevivir al aumento de oxígeno que se producía en ese momento. Una de las bacterias consumía el hidrógeno restante y la otra el oxígeno disponible, evitando que la arquea muera por envenenamiento. Más tarde, los zarcillos envolvieron a la bacteria que terminó siendo absorbida totalmente por la célula.

Si el estudio de Imachi es correcto, todos podríamos descender de un trío microbiano, el arqueón y una bacteria que respiran oxígeno terminaron fusionándose en una forma de vida única. Un reductor de sulfato, aunque mantuvo su propósito inicial, fue crucial brindando la química correcta para que el arqueón y la bacteria aeróbica puedan unirse. ¡Haciendo la vida compleja posible!

El estudio científico ha sido publicado en la revista Nature.