Sembla que a l'estiu el temps s'allargui i podem fer activitats per les quals ens falten hores en altres èpoques de l'any. Mirar sèries és una de les activitats que molts de nosaltres fem, i com que n'hi ha tantes, podem remenar i triar. Una de les més seguides és Stranger Things, que reflecteix una època en la qual em puc reconèixer quan era adolescent, i en la qual reconec cançons, estètica i records. No crec que espatlli la història a ningú si dic que un dels protagonistes més rellevants és l'Assotaments o Monstre de les Ombres, Shadow Monster, indefinit, proteïforme i aclaparador. Potser per la forta impressió visual, és la imatge que m'ha vingut al cap quan he llegit un article sobre un nou tipus de microorganisme, fruit d'una investigació de més de 12 anys d'esforços. Aquest és un treball que tracta sobre com podria haver sigut l'inici de les cèl·lules eucariotes als inicis de la vida complexa, que no està ni publicat encara però que s'ha fet públic en el repositori biorxiv, i que ja ha sigut considerat per molts microbiòlegs i biòlegs evolutius que l'han llegit com un treball que canviarà els llibres de text.
Però anem a pams i comencem la història des dels inicis. De forma molt general, considerem que els éssers vius es classifiquen en tres grans dominis: els bacteris, els arqueus (Archaea, un altre tipus de microorganisme, similar als bacteris, que no tenen nucli al seu interior), i els eucariotes (formats per cèl·lules en què l'ADN està protegit dins d'un nucli). Les cèl·lules eucariotes són molt més complexes perquè tenen una major quantitat d'informació genètica i un elevat nombre d'orgànuls interiors que fan diverses funcions. Els arqueus, tot i semblar-se superficialment als bacteris, presenten una major complexitat de proteïnes i funcions, algunes de les quals recorden les dels eucariotes. L'any 1967, la microbiòloga Lynn Margulis va publicar un llibre seminal, absolutament trencador, en què exposava de forma molt vehement les seves idees sobre l'origen de les cèl·lules eucariotes. Aquesta científica defensava que la cèl·lula eucariota inicial era producte d'una endosimbiosi seriada entre tres microorganismes. Simplificant-ho molt, una protocèl·lula similar a un arqueu anaerobi (incapaç d'usar l'oxigen com a donador d'electrons en la producció d'energia) hauria incorporat, en un procés de simbiosi (benefici mutu i sense capacitat de sobreviure de forma separada), un bacteri capaç d'usar l'oxigen (l'ancestre de les mitocòndries de les cèl·lules eucariotes). Actualment, la teoria endosimbiòtica, almenys pel que fa a l'origen dels mitocondris que trobem a tots els eucariotes, és acceptada àmpliament per tots els científics, ja que està referendada per moltíssimes dades genètiques i de biologia molecular. Aquesta endosimbiosi hauria d'haver succeït de forma molt inicial en l'origen de la vida com la coneixem, estem parlant de fa aproximadament 2.000 milions d'anys.
La qüestió que continua oberta (però potser ja no tant, com veureu) és quin tipus d'arqueu va fusionar-se, o incorporar aquests bacteris com a endosimbionts. Quin arqueu és el nostre ancestre? Aquesta és una de les grans preguntes de la biologia respecte a l'origen de la vida. Doncs bé, l'any 2010, es van obtenir sediments d'uns jaciments hidrotermals sota el nivell del mar, tocant a Groenlàndia a l'Oceà Àrtic, en el lloc anomenat "Castell de Loki" (segons la mitologia nòrdica, Loki és el deu del foc i l'engany). D'aquests llots fangosos i sulfurosos, se'n va fer seqüenciació massiva per a identificar nous microorganismes, i un grup de Suècia dirigit per Thijs Ettema va identificar ADN d'un arqueu totalment diferent dels coneguts, amb alguns gens que la feien més propera als eucariotes que a altres arqueus, i la van anomenar, poèticament, Lochiarcheota. Com que procedien de grans profunditats, amb altes pressions i temperatures i un ambient ric en sofre i metà, no s'havien pogut observar el creixement d'aquests arqueus ni com eren, només se'n podia inferir la seva presència perquè en tenien el seu ADN, la seva informació genètica.
Com us podeu imaginar aquesta troballa va causar molt rebombori, tant pels que estaven excitadíssims perquè estàvem a prop del nostre preancestre, com pels escèptics que deien que no n'estaven convençuts del tot. El grup d'Ettema va continuar treballant en la identificació de noves espècies dins dels llots d'aquesta regió submarina, i com no, va aïllar nous arqueus, als quals van anomenar continuant l'homenatge a altres déus nòrdics, com Thor (Thorarcheota), Odin, Heimdall... I al conjunt de tots aquests microorganismes els van anomenar arqueus d'Asgard (Asgard és el lloc on habiten els déus nòrdics, seria l'equivalent al Mont Olimp de la mitologia grega). Totes aquestes troballes de nous organismes ajuden a dibuixar millor les característiques de la nostra cèl·lula primigènia, però encara ens manca informació. Doncs bé, just la recerca que us he comentat que ho canvia tot, ha sigut duta a terme per uns científics japonesos, que van obtenir llots similars als del Castell de Loki de l'Oceà Àrtic, a 2.500 metres de profunditat, a la costa sud del Japó. Aquests científics van lluitar per aconseguir aïllar organismes vius, i van crear un bioreactor on van generar les condicions similars a les que hi ha en les profunditats, en una atmosfera molt pobre en oxigen i molt rica en sofre i metà. Pacientment, van observar que algun tipus de microorganisme anava creixent, però molt, molt lentament. Tardava a fer una divisió (mètode de reproducció) més de 20 dies, quan al laboratori, la majoria de bacteris i arqueus en condicions òptimes tarden al voltant d'una hora!
Mai no han pogut aïllar una única espècie en aquest creixement, sinó que sempre han trobat l'arqueu al costat d'un bacteri, es necessiten mútuament per poder sobreviure. L'espècie d'arqueu (molt similar als arqueus d'Asgard) s'anomena Prometheoarcheum syntrophicum, en homenatge a Prometeu, el déu grec que va crear els homes a partir del fang (com podeu veure, als científics ens agraden la mitologia i les sagues èpiques).
A l'esquerra una de les imatges icòniques del Shadow Monster de la sèrie Stranger Things (Netflix) i a la dreta, una de les imatges de Prometheoarcheum (Imachi et al., 2019) en què s'observen clarament les protrusions amb les quals rodeja a altres bacteris simbionts (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/726976v2)
El que és molt interessant és la forma tan especial d'aquest microorganisme.
Aquest treball presenta imatges al microscopi electrònic, i mostra que aquests microorganismes projecten unes llargues protrusions, que generen espais on poden viure els bacteris simbionts. A partir d'aquestes estructures i les particularitats bioquímiques d'aquests arqueus, els autors proposen una nova hipòtesi per a explicar l'origen de les cèl·lules eucariotes, que anomenen de les 3 es Entangle-Engulf-Enslave, que podríem traduir com "Enredar-Empassar-Esclavitzar". Primer les protrusions, com braços esprimatxats rodejarien l'altre bacteri i, en algun moment, aquestes protrusions es fusionarien, empassant-se el bacteri cap a l'interior i ja no el deixarien sortir... No em digueu que aquesta imatge no us recorda una mica el Shadow Monster de Stranger Things, oi que sí?