Un reino junto al mar
Víctor Manuel González*
Hace unos días, leyendo un artículo sobre el origen de los eucariontes –células con núcleo “verdadero”–, mi imaginación se desbordo hacia los abismales océanos y un reino perdido de microorganismos, a la vez que rememoraba los versos de Annabel Lee y su reino junto al mar.
Leía que, en los profundos sedimentos de los océanos, una multitud de microorganismos viven en poco menos que la absoluta oscuridad, con poco oxígeno que respirar, y quizá poco de que comer. Es un ambiente extremo, pero entre estos microorganimos hay quienes viven en entornos sulfurosos y a temperaturas muy altas, como las ventilas hidrotermales. Entre ellos están las arqueas, uno de los tres linajes ancestrales de la vida que Carl Woese, microbiólogo de la Universidad de Illinois, identificó.
Aunque no todas las arqueas viven en condiciones hostiles, todas ellas son unicelulares sin núcleo al igual que las bacterias, por lo que ambos grupos son procariontes. En cambio, los eucariontes –que ocupan gran proporción del espectro de las formas vivas que podemos observar, y que nos incluye– tienen células con núcleo. Woese propuso que la vida se organiza en tres dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya. Hoy sabemos, que los eucariontes emergen evolutivamente dentro del dominio Archaea, a partir de un linaje ancestral que se remonta a más de tres mil millones de años.
En 2015, un grupo de científicos neerlandeses recogió sedimentos marinos cerca de una ventila hidrotermal llamada Castillo de Loki. Allí identificaron un grupo nuevo de arqueas que llamaron Lokiarchaeota, en honor a Loki, el dios nórdico del caos. Estas arqueas resultaron estar más cercanas a los eucariontes que cualquier otro grupo conocido hasta entonces. Sus genomas contienen numerosas proteínas propias de los eucariontes, incluidas las relacionadas con la remodelación de membranas y el citoesqueleto, funciones que antes se consideraban exclusivas de las células con núcleo.
Estas evidencias señalaron a las Lokiarchaeota —y posteriormente a otros linajes relacionados— como candidatas a representar el grupo basal de los eucariontes. Sin embargo, faltaba una pieza fundamental para completar la hipótesis: nadie había logrado cultivarlas ni observarlas directamente al microscopio. Durante años solo existieron como reconstrucciones genómicas obtenidas a partir de secuencias ambientales. Con el tiempo, estos linajes fueron agrupados bajo el nombre de Asgard, evocando la morada de los dioses en la mitología nórdica.
Lejos de tales descubrimientos, científicos japoneses dedicaban su tiempo a entender como sobreviven los microorganismos en la profundidad del mar. Bajo condiciones simuladas del medio ambiente marino, cultivaron microorganismos en un biorreactor alimentado con metano y sulfato. Para sorpresa de los científicos Hiroyuki Imachi y Masaru Nobu, el relato del descubrimiento de las Lokiarcheota por Thigs Ethema, durante un congreso científico, los llevo concluir que los microorganismos que estaban cultivando pertenecían a Asgard.
Imanichi y Nobu pudieron ver en el microscopio que la arquea que cultivaron tenían formas casi esféricas, pero en algunas preparaciones aparecía con apéndices extendidos a partir de su cuerpo central. Le llamaron Prometheoarchaeum. Esta arquea no puede vivir sola. Tiene relaciones simbióticas con otras arqueas, entre ellas con una arquea metanogénica que le proporciona aminoácidos y vitaminas a cambio de un poco de formiato e hidrógeno. Esta relación simbiótica es tan íntima que parece un abrazo.
Quizá fue así, a través de asociaciones simbióticas y la integración gradual de otras funciones celulares, como la vida saltó hacia formas complejas como los eucariontes. Tal vez, antes de que una bacteria ancestral se integrara en una arquea del linaje Asgard para convertirse en la futura mitocondria, ya existía una red genética y metabólica que preparaba el terreno para esa transformación irreversible, como lo sostuvo tantas veces y con tan variados ejemplos la extraordinaria bióloga Lynn Margulis. Tal vez en ese entonces, las arqueas Asgard habían comenzado a ceder su reino junto al mar para extenderse en el planeta con nuevas formas de vida macroscópica que hasta hoy nos rodea.
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