En un descubrimiento innovador, los científicos descubrieron la primera estructura conocida en células complejas que es capaz de extraer nitrógeno de la atmósfera y convertirlo en una forma que la célula pueda utilizar. Han denominado a la parte celular recién descubierta “nitroplasto”. Y según dos estudios recientes, los investigadores creen que probablemente evolucionó hace 100 millones de años.
El nitroplasto probablemente se desarrolló a partir de una bacteria en el océano, después de que el microbio fuera fagocitado por una célula de alga. Anteriormente se pensaba que las bacterias y las algas vivían en simbiosis: el microbio suministraba nitrógeno en una forma que las algas podían utilizar y las algas proporcionaban un hogar al microbio. Pero resulta que el microbio adoptó una nueva forma hace mucho tiempo, convirtiéndose en una estructura celular u orgánulo de pleno derecho, con un metabolismo directamente relacionado con el de las algas.
“Es muy raro que los orgánulos surjan de este tipo de cosas”, dijo en un comunicado Tyler Coale, investigador postdoctoral de la Universidad de California, Santa Cruz (UCSC) y autor principal de uno de los dos estudios recientes que identificaron el nitroplasto.
El descubrimiento es sólo el cuarto ejemplo conocido en la historia de la Tierra de “endosimbiosis primaria”, un proceso mediante el cual una célula eucariota (una célula donde el ADN está encerrado en un núcleo, como en todos los animales, plantas y hongos) se traga una célula procariota, que carece de núcleo. En este caso, una célula de alga eucariota se tragó una célula bacteriana procariota.
“La primera vez que pensamos que sucedió, dio lugar a toda la vida compleja”, dijo Coale, refiriéndose a la evolución de las mitocondrias, las centrales eléctricas de las células, hace aproximadamente 1.500 millones de años. “Todo lo más complicado que una célula bacteriana debe su existencia a ese acontecimiento”. Eso incluye a los humanos.
El segundo caso conocido de endosimbiosis tuvo lugar hace aproximadamente mil millones de años, dando origen a los cloroplastos, que impulsan la fotosíntesis y desencadenan la evolución de las plantas. El tercer evento conocido puede haber dado lugar a un orgánulo menos conocido conocido como cromatóforo, una estructura llena de pigmento en la piel de los cefalópodos, como los calamares y los pulpos, que les permite cambiar de color. Los científicos descubrieron por primera vez el microbio convertido en nitroplasto en 1998, aunque en ese momento aún no sabían que el microbio era un verdadero orgánulo.
En ese trabajo, un equipo dirigido por Jonathan Zehr, distinguido profesor de ciencias marinas de la UCSC y autor principal del segundo estudio reciente, recuperó una breve secuencia de ADN del microbio del agua de mar del Océano Pacífico. Zehr y sus colegas determinaron que el ADN pertenecía a una cianobacteria fijadora de nitrógeno, a la que llamaron UCYN-A. La fijación de nitrógeno se refiere al proceso de transformar el nitrógeno en una forma utilizable para las células.
El descubrimiento coincidió con un trabajo en la Universidad de Kochi en Japón, donde los científicos descubrieron cómo cultivar las algas que transportan UCYN-A en el laboratorio. Esto permitió a Zehr y sus colaboradores comparar el tamaño de UCYN-A en diferentes especies de estas algas, que pertenecen a un grupo relacionado llamado Braarudosphaera bigelowii.
Los investigadores publicaron este trabajo el 28 de marzo en la revista Cell, informando que el crecimiento de UCYN-A y sus células huésped está sincronizado y controlado mediante el intercambio de nutrientes. Esto es “exactamente lo que sucede con los orgánulos”, dijo Zehr en el comunicado. “Si nos fijamos en las mitocondrias y el cloroplasto, es lo mismo: crecen con la célula”.
Para confirmar estos resultados, Zehr e investigadores adicionales realizaron un segundo estudio, que se publicó el 11 de abril en la revista Science. Sus resultados indicaron que UCYN-A importa proteínas de su célula huésped, lo que sugiere que el antiguo microbio había abandonado parte de su maquinaria celular y dependía en cambio de su huésped para funcionar. En otras palabras, la antigua bacteria se había convertido en un engranaje de la maquinaria de su huésped.
“Ésa es una de las características de algo que pasa de un endosimbionte a un orgánulo”, dijo Zehr. “Empiezan a desechar trozos de ADN, y 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”.
UCYN-A también se replica al mismo tiempo que su célula huésped y se hereda como otros orgánulos, sellando el descubrimiento del nitroplasto, según el comunicado.
Fuente: Live Science.
