Parece que en verano el tiempo se alargue y podemos hacer actividades para las cuales nos faltan horas en otras épocas del año. Mirar series es una de las actividades que muchos de nosotros hacemos, y como hay tantas, podemos escoger. Una de las más seguidas es Stranger Things, que refleja una época en la que me puedo reconocer cuando era adolescente, y en la que reconozco canciones, estética y recuerdos. No creo que estropee la historia a nadie si digo que uno de los protagonistas más relevantes es el Azotamientos o Monstruo de las Sombras, Shadow Monster, indefinido, proteiforme y abrumador. Quizás por la fuerte impresión visual, es la imagen que me ha venido a la cabeza cuando he leído un artículo sobre un nuevo tipo de microorganismo, fruto de una investigación de más de 12 años de esfuerzos. Este es un trabajo que trata sobre cómo podría haber sido el inicio de las células eucariotas en los inicios de la vida compleja, que no está ni publicado todavía pero que se haya hecho público en el repositorio biorxiv, y que ya ha sido considerado por muchos microbiólogos y biólogos evolutivos que lo han leído como un trabajo que cambiará los libros de texto.
Pero vamos por partes y empecemos la historia desde los inicios. De forma muy general, consideramos que los seres vivos se clasifican en tres grandes dominios: las bacterias, los arqueus (Archaea, otro tipo de microorganismo, similar a las bacterias, que no tienen núcleo en su interior), y los eucariotas (formados por células en que el ADN está protegido dentro de un núcleo). Las células eucariotas son mucho más complejas porque tienen una mayor cantidad de información genética y un elevado número de orgánulos interiores que hacen varias funciones. Loas arqueas, a pesar de parecerse superficialmente a las bacterias, presentan una mayor complejidad de proteínas y funciones, algunas de las cuales recuerdan las de los eucariotas. El año 1967, la microbióloga Lynn Margulis publicó un libro seminal, absolutamente rompedor, en el que exponía de forma muy vehemente sus ideas sobre el origen de las células eucariotas. Esta científica defendía que la célula eucariota inicial era producto de una endosimbiosis seriada entre tres microorganismos. Simplificándolo mucho, una protocélula similar a una arquea anaeróbica (incapaz de usar el oxígeno como donador de electrones en la producción de energía) habría incorporado, en un procés de simbiosis (beneficio mutuo y sin capacidad de sobrevivir de forma separada), una bacteria capaz de usar el oxígeno (el ancestro de las mitocondrias de las células eucariotas). Actualmente, la teoría endosimbiótica, al menos con respecto al origen de los mitocondrios que encontramos en todos los eucariotas, es aceptada sobradamente por todos los científicos, ya que está refrendada por muchísimos datos genéticos y de biología molecular. Esta endosimbiosis tendría que haber sucedido de forma muy inicial en el origen de la vida como la conocemos, estamos hablando de hace aproximadamente 2.000 millones de años.
La cuestión que continúa abierta (pero, quizás ya no tanto como veréis) es qué tipo de arqueas se fusionó, o incorporó estas bacterias como endosimbiontes. ¿Qué arqueas es nuestro ancestro? Esta es una de las grandes preguntas de la biología con respecto al origen de la vida. Pues bien, el año 2010, se obtuvieron sedimentos de unos yacimientos hidrotermales bajo el nivel del mar, cerca de Groenlandia en el océano Ártico, en el sitio denominado "Castillo de Loki" (según la mitología nórdica, Loki es el dios del fuego y el engaño). De estos lodos fangosos y sulfurosos, se hizo secuenciación masiva para identificar nuevos microorganismos, y un grupo de Suecia dirigido por Thijs Ettema identificó ADN de una arquea totalmente diferente de las conocidas, con algunos genes que la hacían más próxima a los eucariotas que a otras arqueas, y la llamaron, poéticamente, Lochiarcheota. Como procedían de grandes profundidades, con altas presiones y temperaturas y un ambiente rico en azufre y metano, no se habían podido observar el crecimiento de estas arqueas ni como fueran, sólo se podía inferir su presencia porque tenían su ADN, su información genética.
Cómo os podéis imaginar este hallazgo causó mucho alboroto, tanto por los que estaban excitadísimos porque estábamos cerca de nuestro preancestro, como por los escépticos que decían que no estaban convencidos del todo. El grupo de Ettema siguió trabajando en la identificación de nuevas especies dentro de los lodos de esta región submarina, y como no, aisló nuevos arqueas, a los que nombraron continuando el homenaje a otros dioses nórdicos, como Thor (Thorarcheota), Odin, Heimdall... Y al conjunto de todos estos microorganismos los llamaron arqueas de Asgard (Asgard es el sitio donde habitan los dioses nórdicos, sería el equivalente en el Monte Olimpo de la mitología griega). Todos estos hallazgos de nuevos organismos ayudan a dibujar mejor las características de nuestra célula primigenia, pero todavía nos falta información. Pues bien, justo la investigación que os he comentado que lo cambia todo, ha sido llevada a cabo por unos científicos japoneses, que obtuvieron lodos similares a los del Castillo de Loki del Oceano Ártico, a 2.500 metros de profundidad, en la costa sur de Japón. Estos científicos lucharon por conseguir aislar organismos vivos, y crearon un bioreactor donde generaron las condiciones similares a las que hay en las profundidades, en una atmósfera muy pobre en oxígeno y muy rica en azufre y metano. Pacientemente, observaron que algún tipo de microorganismo iba creciendo, pero muy, muy lentamente. ¡Tardaba en hacer una división (método de reproducción) más de 20 días, cuando en el laboratorio la mayoría de bacterias y arqueas en condiciones óptimas tardan en torno a una hora!
Nunca han podido aislar una única especie en este crecimiento, sino que siempre han encontrado las arqueas al lado de una bacteria, se necesitan mutuamente para poder sobrevivir. La especie de arqueas (muy similar a los arqueas de Asgard) se llama Prometheoarcheum syntrophicum, en homenaje a Prometeo, el dios griego que creó a los hombres a partir del barro (como podéis ver, a los científicos nos gustan la mitología y las zagas épicas).
A la izquierda una de las imágenes icónicas del Shadow Monster de la serie Stranger Things (Netflix) y a la derecha, una de las imágenes de Prometheoarcheum (Imachi, et al. 2019) en que se observan claramente las protrusiones con las cuales rodea a otras bacterias simbiontes (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/726976v2)
Lo que es muy interesante es la forma tan especial de este microorganismo.
Este trabajo presenta imágenes en el microscopio electrónico, y muestra que estos microorganismos proyectan unas largas protrusiones, que generan espacios donde pueden vivir las bacterias simbiontes. A partir de estas estructuras y las particularidades bioquímicas de estas arqueas, los autores proponen una nueva hipótesis para explicar el origen de las células eucariotas, que llaman de las 3 es Entangle-Engulf-Enslave, que podríamos traducir como "Enredar-Empassar-Esclavitzar". Primero las protrusiones, como brazos delgaduchos rodearían a la otra bacteria y, en algún momento, estas protrusiones se fusionarían, tragándose la bacteria hacia el interior y ya no lo dejarían salir... No me digáis que esta imagen no os recuerda un poco al Shadow Monster de Stranger Things, ¿verdad que sí?