Los científicos han descubierto una especie de alga marina que contiene un orgánulo capaz de recolectar nitrógeno de la atmósfera, una capacidad que antes se pensaba que era dominio exclusivo de ciertas bacterias simbióticas.
El equipo internacional de investigadores detrás del descubrimiento cree que el talento de las algas se originó a partir de un relación endosimbiótica, donde una cianobacteria fijadora de nitrógeno fue fagocitada por una célula de alga marina ancestral. Luego, en un caso extremo de codependencia, la bacteria renunció por completo a ser su propio organismo, descartó muchos de sus genes y se volvió dependiente del apoyo de las algas unicelulares.
Está lejos de ser el único ejemplo de matrimonio microbiano que da como resultado la formación de un órgano celular. Superestrellas de la bioquímica como cloroplastos (las pequeñas fábricas que convierten la luz solar en energía, sin las cuales la mayor parte de la vida en la Tierra sería imposible) y mitocondrias
Aun así, no todos los días nos topamos con un tipo de orgánulo completamente nuevo, al que los científicos han denominado “nitroplasto”. De hecho, este es sólo el cuarto ejemplo de endosimbiosis primaria jamás registrado.
“Es muy raro que surjan orgánulos a partir de este tipo de cosas”. dice Tyler Coale, biólogo de Santa Cruz de la Universidad de California (UC), primer autor de uno de los dos artículos recientes sobre el hallazgo.
“La primera vez que pensamos que sucedió, dio origen a toda la vida compleja”, dijo. dice, refiriéndose a los orígenes de las mitocondrias. “Todo lo más complicado que una célula bacteriana debe su existencia a ese acontecimiento”.
Luego, hace aproximadamente mil millones de años, volvió a suceder con el cloroplasto, que nos dio las plantas.
Las bacterias fijadoras de nitrógeno son esenciales para la supervivencia de las plantas en todo el mundo. Por lo general, se encuentran viviendo en nódulos de raíces, que quizás hayas visto si alguna vez desenterraste una planta de guisantes o frijoles en tu jardín. Hasta ahora se suponía que esta relación sólo podría adoptar una forma de simbiosis.
La estructura fijadora de nitrógeno se encontró en Braarudosphaera bigelowii y sus familiaresalgas marinas que se encuentran en todos los océanos del mundo con un registro fósil que se remonta a unos 100 millones de años.
Sin embargo, durante décadas, los investigadores lucharon por cultivar las algas en el laboratorio, por lo que no podría estar seguro
A principios de este año, en marzo, el biólogo marino de UC Santa Cruz, Jonathan Zehr, y otros colaboradores publicaron un artículo en Celúla eso demostró que UCYN-A de hecho tenía las características de un orgánulo, incluido un aumento de tamaño correlacionado con el crecimiento de su alga huésped, lo que sugiere que sus metabolismos están intrínsecamente vinculados.
Pero es sólo cuando el embosimbionte comienza a “tirar trozos de ADN”, Zehr explicaesa simbiosis se convierte en, bueno, simple y antigua biosis.
Dado que el invasor simbiótico se encuentra fuera del núcleo de la célula, su material genético no se reorganiza durante la reproducción sexual junto con el propio ADN de la célula, conservándolo a través de generaciones. Por otro lado, cualquier ADN fuera del núcleo del huésped corre un mayor riesgo de sufrir daños, lo que aumenta las probabilidades de que el huésped simbiótico ya no puede funcionar como una célula independiente.
Eso es lo que Coale, Zehr y sus colegas encontraron en su estudio posterior: El genoma de UCYN-A se había reducido tanto que dependía de la importación de proteínas fabricadas por B. bigelowii.
“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”, explicó Zehr. dice.
Estos momentos en los que dos organismos separados se fusionan alteran las nociones lineales de evolución, recordándonos que incluso en los niveles más básicos, la vida es mucho más fluida –e interconectada– de lo que tendemos a creer.
Pero los científicos creen que el descubrimiento también puede tener implicaciones importantes para la agricultura y las ciencias marinas. Se han encontrado diferentes cepas de UCYN-A en todos los océanos del mundo, desde los trópicos hasta el Ártico, por lo que es probable que el nitroplasto sea un contribuyente importante a la producción de proteínas del océano.