Descubren el ancestro común de toda la vida compleja

La vida compleja se originó a partir de una simbiosis que ocurrió hace 2 mil millones de años entre una arquea descubierta en 2015 y una bacteria. ¿Somos todos asgardianos, como los habitantes del mítico reino nórdico?

¿De dónde proviene la vida compleja en la Tierra? Esta es una de las grandes preguntas de la biología evolutiva, que ha intrigado a los científicos durante siglos.

Una nueva investigación, publicada en la revista Nature, ha aportado nuevas pistas sobre el origen y la evolución de los eucariotas, el grupo de organismos que incluye a las plantas, los animales, los hongos y otros seres con células complejas.

Los autores del nuevo estudio, liderados por Thijs Ettema de la Universidad de Wageningen en los Países Bajos, analizaron los genomas de cientos de diferentes microbios llamados arqueas, que son uno de los tres dominios principales de la vida, junto con las bacterias y los eucariotas. Las arqueas son organismos unicelulares que viven en ambientes extremos, como fuentes termales o sedimentos marinos profundos.

Ancestro común

Los investigadores descubrieron que los eucariotas tienen un ancestro común con un grupo de arqueas llamadas Asgard, que se identificaron por primera vez en 2015 mediante el análisis de muestras ambientales del fondo marino.

Las arqueas de Asgard se nombraron así por la mitología nórdica, y aunque son muy antiguas, sus descendientes todavía viven y se dividen en varios subgrupos: Loki, Thor, Odin, Heimdall y Hod.

El estudio reveló que el pariente microbiano más cercano a todos los eucariotas es un nuevo orden de arqueas de Asgard llamado Hodarchaeales (o Hods para abreviar), que se encuentra en sedimentos marinos cerca de Eslovenia.

Eslabón perdido

Los Hods tienen características celulares únicas que podrían convertirla en un eslabón perdido entre las arqueas y los eucariotas, señalan los investigadores.

Por ejemplo, los Hods tienen un citoesqueleto de actina, una red de filamentos que ayuda a mantener la forma y el movimiento celular. El citoesqueleto de actina es una característica distintiva de los eucariotas, pero no se había encontrado antes en las arqueas.

Además, los Hods tienen una envoltura celular especial que podría ser el precursor de la membrana nuclear que rodea el material genético de los eucariotas.

Simbiosis con una bacteria

Los autores del estudio sugieren que los eucariotas se originaron a partir de una simbiosis entre una arquea de Asgard y una bacteria, ocurrida hace unos 2 mil millones de años.

Esta hipótesis se conoce como endosimbiosis seriada y explica cómo algunos orgánulos eucarióticos, como las mitocondrias y los cloroplastos, derivan de bacterias antiguas que fueron englobadas por una célula huésped.

El estudio también indica que el ancestro común de todas las arqueas de Asgard vivía en ambientes calientes y consumía dióxido de carbono y compuestos químicos para obtener energía.

Esto sugiere que las arqueas de Asgard son organismos antiguos que se adaptaron a condiciones extremas similares a las del origen de la vida.

Importantes implicaciones

Este descubrimiento tiene importantes implicaciones para la biología evolutiva y la astrobiología, ya que ayuda a comprender cómo surgió la complejidad celular en la Tierra y qué condiciones podrían favorecerla en otros planetas.

Los autores del estudio esperan poder cultivar más arqueas de Asgard en el laboratorio y estudiarlas con métodos microscópicos avanzados para revelar más detalles sobre su estructura y función celular.

Los primeros organismos unicelulares conocidos aparecieron en la Tierra hace unos 3.5 millones de años, aproximadamente mil millones de años después de la formación de la Tierra.

Las formas de vida más complejas tardaron más en evolucionar, y los primeros animales multicelulares no aparecieron hasta hace unos 600 millones de años.

Misterio sin resolver

La evolución de la vida multicelular a partir de microbios unicelulares más simples fue un momento crucial en la historia de la biología en la Tierra y ha remodelado drásticamente la ecología del planeta.

Sin embargo, un misterio que perdura sobre los organismos multicelulares es por qué las células no volvieron a la vida unicelular. La respuesta a esta pregunta suele ser la cooperación, ya que las células se beneficiaron más de trabajar juntas que de vivir solas.

La nueva investigación profundiza en la naturaleza y la identidad filogenética del último ancestro común de las arqueas y eucariotas de Asgard: proporciona información clave sobre la transición de procariotas a eucariotas y una plataforma para comprender mejor la aparición de la complejidad celular en las células eucariotas.

¿Significa esto que todos somos asgardianos, como dice Brett Baker, uno de los autores? Teniendo en cuenta que Asgard es un reino ficticio, hogar de los asgardianos y de otros seres de la mitología nórdica, la metáfora de Baker tiene su sentido (figurado) para explicar un misterio de la biología evolutiva.

Referencia

Inference and reconstruction of the heimdallarchaeial ancestry of eukaryotes. Laura Eme et al. Nature (2023). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-023-06186-2