En un hito significativo para comprender los orígenes de la vida compleja, un equipo internacional de científicos ha descubierto una simbiosis marina entre una cianobacteria y una microalga que podría estar replicando los pasos evolutivos que dieron lugar a la aparición de las células eucariotas hace más de mil millones de años.
Este estudio, publicado en la prestigiosa revista Cell, arroja luz sobre cómo los orgánulos celulares, como las mitocondrias y los cloroplastos, surgieron a partir de la asociación simbiótica de bacterias primitivas.
La relación entre la cianobacteria UCYN-A y la microalga B. bigelowii es vital para su supervivencia.
La investigación, liderada por Francisco Cornejo del Instituto de Ciencias del Mar del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (ICM-CSIC) en España y Keisuke Inomura de la University of Rhode Island en Estados Unidos, se centró en la relación simbiótica entre la cianobacteria C. Atelocyanobacterium thalassa (conocida como UCYN-A) y la microalga haptófita Braarudosphaera bigelowii. Esta asociación, que data de unos 100 millones de años, representa una oportunidad única para explorar los primeros pasos de la evolución de la formación de orgánulos.
«UCYN-A es una cianobacteria endosimbionte, es decir, es un simbionte que vive en el interior de su célula hospedadora»,
Aclaró Jonathan Zehr, investigador de la University of California,
«y que ha perdido muchos genes típicos de cianobacterias, lo que sugiere que podría estar convirtiéndose en un orgánulo».
Esta observación respalda la teoría de la endosimbiosis propuesta por Lynn Margulis, que sostiene que los orgánulos celulares modernos evolucionaron a partir de bacterias que fueron incorporadas por otras células más grandes.
En su estudio, los investigadores analizaron la relación entre el tamaño de las cianobacterias, los orgánulos y las células de microalgas en varias especies cercanas de B. bigelowii que habitan en diferentes regiones del océano Pacífico. Al examinar muestras de diferentes regiones oceánicas, pudieron observar relaciones simbióticas de diversos tamaños, lo que fue clave para descubrir que existía una proporción de tamaños conservada entre los microorganismos que forman parte de esta simbiosis.
A pesar de la variación en la longitud de las células de microalgas, que oscilan entre 2-3 micrómetros en la especie más pequeña y 20-30 micrómetros en la más grande, se encontró una proporción constante entre el tamaño de las microalgas y el tamaño de sus cianobacterias endosimbiontes.
Esta relación de tamaño no es aleatoria, sino que refleja la optimización de los costes y beneficios de un metabolismo coordinado, lo que permite maximizar la eficacia biológica de la simbiosis y, en general, de las células eucariotas.
La cianobacteria UCYN-A y la microalga B. bigelowii mantienen una simbiosis obligada. La cianobacteria no puede vivir de forma independiente debido a la falta de rutas metabólicas para obtener ciertos nutrientes esenciales, los cuales son proporcionados por su hospedadora microalga.
A cambio, UCYN-A tiene la capacidad única de fijar nitrógeno atmosférico en amonio, un nutriente escaso en muchas zonas oceánicas, lo que beneficia a su hospedadora. Esta relación simbiótica sugiere que UCYN-A podría estar en proceso de convertirse en un orgánulo fijador de nitrógeno, conocido como nitroplasto.
Este hallazgo abre nuevas perspectivas para estudiar los procesos evolutivos fundamentales de la vida.
Dada la similitud entre esta simbiosis y las que dieron lugar a los orgánulos hace cientos de millones de años, el estudio concluye que las proporciones de tamaño juegan un papel fundamental en las relaciones simbióticas que originaron la aparición de estructuras celulares más complejas en la célula eucariota. Esta perspectiva abre nuevas vías para investigar los procesos fundamentales de la evolución de la vida.
