Arcos de Asgard: Encontraron el organismo que explica el origen de toda la vida compleja en la Tierra | Ciencias

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Después de casi 15 años de trabajo, los científicos japoneses han podido tomar por primera vez las arqueas de Asgard, el misterioso organismo que puede explicar el origen de todas las formas de vida complejas en la Tierra, incluidos los humanos, cautivos del fondo del mar.

Todos los seres vivos que podemos ver a simple vista están hechos de los mismos ladrillos: células complejas con orgánulos internos llamados eucariotas. Una persona es un conjunto de 30 mil millones de células eucariotas que cooperan entre sí con un objetivo común. Todas las plantas, animales y hongos son eucariotas.

En la Tierra hay otros dos grandes dominios de la vida, el de las bacterias y el de las arqueas. Los últimos, más primitivos, sin organelos internos, son el dominio más misterioso e interesante, ya que durante algunos años se cree que hace unos 2.000 millones de años un arche tragó otro microbio, lo asimiló y se convirtió en la primera célula compleja. Fue el primer paso hacia nosotros, y aún no se sabe cómo sucedió.

En 2015, los científicos escandinavos que rastrearon las profundidades del océano descubrieron los arcos de Loki, que bautizaron en honor del dios nórdico. No tenían más que su ADN, ya que era imposible aislar y reproducir en el laboratorio estos microbios que viven a más de 3.000 metros de profundidad bajo el mar. Sus genes indicaban que estas arqueas eran los parientes más cercanos de todos los eucariotas y que tenían genes esenciales para realizar funciones básicas de la vida eucariota, aunque en teoría no los necesitaban.

Hiroyuki Imachi (derecha) y su compañero Masaru Nobu, autores del estudio, posan junto al biorreactor que usaron para levantar las arqueas. H.I / M.N / JAMSTEC

Desde entonces, se han descubierto otras arqueas similares: Thor, Odin, Heimdal, Hel, que manejan genes eucariotas y aquellos que se han agrupado en la familia Asgard, el hogar de los dioses vikingos. Hasta ahora nadie sabía cómo se veían estos probables descendientes de nuestro primer antepasado.

En 2006, el equipo de Hiroyuki Imachi, del Instituto de Ciencia y Tecnología del Mar y la Tierra de Japón, extrajo sedimentos marinos de la Fosa de Nankai, en la costa sur de la isla principal de Japón. Era un hábitat a 2.500 metros de profundidad, con dos grados de temperatura, en completa oscuridad, un territorio más hostil y desconocido que la superficie de Marte. Al analizar las muestras, los científicos se dieron cuenta de que contenían las arqueas de Asgard. Tenían en sus manos ser los primeros en criar y observar a una de estas criaturas vivientes.

Durante cinco largos años intentaron cultivarlos en un biorreactor, un aparato que reproduce su hábitat natural y proporciona nutrientes y que funciona de manera similar a las máquinas de café por goteo, en palabras del mismo Imachi. Luego pasaron otros siete años hinchando las comunidades hasta que pudieron aislarse y observarse con un microscopio. Esta semana, el científico y el resto de su equipo publican el estudio en el que informan de su éxito al haber visto por primera vez uno de estos organismos vivos. La clave, dice Imachi, ha sido dejar que las arqueas crezcan junto con otros microbios en su entorno y agregar un ingrediente inusual: la leche de fórmula infantil. “Aunque aún no lo hemos confirmado, es muy posible que estos arcos estén usando algunos de los ingredientes de la leche en polvo para bebés como alimento”, explica Imachi.

Los arcos de Asgard miden diez milésimas de centímetro y se reproducen muy lentamente según los estándares de un microbio, aproximadamente una vez al mes. Lo más llamativo son sus largos tentáculos entrelazados. Los científicos aún no saben para qué los usan, pero creen que son esenciales para explicar cómo surgió la vida compleja de organismos muy similares a estos.

Según su teoría, expuesta en Naturaleza, el antepasado de los eucariotas fue un arche similar al de Asgard. La vida compleja surgió después de lo que llaman los tres “es”. Primero, el arco enredó una bacteria con sus tentáculos, luego se la tragó y finalmente la endogenizó, es decir, estableció una relación de cooperación con ella para intercambiar nutrientes conocidos como sinergia. La bacteria, que hasta entonces era un organismo independiente, se transformó en una mitocondria, un orgánulo para proporcionar energía a su huésped. Imachi ha dado un nuevo nombre a los organismos que tomaron de la Fosa de Nankai: los arcos de Prometeo (Prometheoarchaeum syntrophicum), por el ser mitológico que robó el fuego (la energía) de los dioses para dárselo a los humanos. Dos mil millones de años después, las mitocondrias todavía están presentes en todas las células eucariotas con la misma función. El origen de la vida compleja fue la cooperación.

Un robot submarino utilizado en investigación.
Un robot submarino utilizado en investigación. JAMSTEC

“Nadie puede retroceder 2.000 millones de años y ver qué sucedió exactamente, pero podemos plantear la hipótesis de cómo desarrollamos eucariotas a partir de microbios y lo hemos hecho gracias al primer cultivo vivo de estas arqueas y al conocimiento previo que teníamos del origen de la eucariotas “, explica Imachi.

La hipótesis de Imachi concuerda con lo que la teóloga bióloga Lynn Margulis, teorizó a fines de la década de 1960, dijo que las mitocondrias y los cloroplastos que ayudan a las plantas a alimentarse de luz nacieron por simbiosis. En 1999, el biólogo español Purificación López-García teorizó que los eucariotas aparecían a través de una alianza de simetría con bacterias. Los científicos japoneses han observado que las arqueas descubiertas se alimentan de aminoácidos y que para digerirlos establecen alianzas con las bacterias circundantes, que les proporcionan pequeñas cantidades de oxígeno. Es por eso que Imachi solo pudo criarlos cuando los dejó vivir y cooperar con sus compañeros.

Quizás esa necesidad de oxígeno bacteriano era mucho mayor hace 2.000 millones de años, cuando la Tierra comenzó a llenarse de este compuesto, según Christa Schleper y Filipa Sousa, arqueólogos de la Universidad de Viena, en un comentario al estudio. Y para entonces es probable que las arqueas ya tuvieran parte de la maquinaria genética para leer y transcribir el ADN que necesitaban para transformarse en células complejas.

“No creo que sea correcto decir que este organismo es el eslabón perdido entre la vida simple y compleja, pero tiene mucho sentido que algo muy similar a lo que este estudio describe fue el comienzo de todo”, dice Iñaki Ruiz-Trillo, investigador del Instituto de Biología Evolutiva de Barcelona (CSIC-UPF). “Este trabajo tiene un mérito brutal”, agrega.

Los arcos de Asgard son seres actuales que han evolucionado a lo largo de 2.000 millones de años y, por lo tanto, no son iguales a sus antepasados. “Está claro que no podremos presenciar todo este proceso evolutivo observando estas arqueas”, dice Juli Peretó, experto en biología sintética de la Universidad de Valencia, pero agrega que “gracias a ellos tenemos un primer marco de esa evolución y, probablemente, tendremos más “.

Imachi explica que a partir de ahora tiene dos objetivos: criar otras especies de arqueas de Asgard y descubrir para qué usan sus misteriosos tentáculos.

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