El descubrimiento de la primera eucariota sin mitocondria nos obliga a reescribir los libros

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¿Qué separa a animales, plantas, hongos e incluso amebas de las bacterias? Ahora, ya podemos decir que hay una característica que no nos hace universalmente distintos, gracias a un nuevo estudio que redefine lo que significa pertenecer a nuestra rama en el árbol de la vida.

Esta rama incluye a todas las eucariotas, que incluyen organismos multicelulares y organismos unicelulares más complejos con células que contienen mini-órganos llamados orgánulos especializados.

Estos orgánulos incluyen el núcleo, que contiene la mayor parte del ADN y las mitocondrias de la célula, que es algo así como una “central de energía” que utiliza el oxígeno para producir energía, cosas de las que las bacterias y arqueas de los otros dos “dominios”, o ramas, en el árbol de la vida carecen.

Pero ahora, por primera vez, científicos han descubierto un eucariota sin mitocondrias, forzándolos a reconsiderar qué significa ser un eucariota.

(Imagen ampliable) Árbol filogenético de la vida que muestra la división de organismos en bacterias, arqueas y eucariotas. Imagen: Leonard Eisenberg

“En mi opinión, este es un hallazgo importante porque cambia nuestro concepto de qué define mínimamente a una célula eucariota”, comentó Andrew Roger, investigador de la Universidad de Dalhousie y coautor del estudio publicado en la revista Current Biology.

“Hasta ahora, todas las eucariotas conocidas tenían algúna tipo de mitocondria en sus células, y de este modo las mitocondrias se consideraban componentes fundamentales de la biología celular eucariota”.

Este organismo carente de mitocondrias, llamado Monocercomonoides, vive en el intestino de una chinchilla, un roedor de las montañas de los Andes de América del Sur conocido por su lujosa piel.

Relacionadas con los parásitos humanos

Está de algún modo relacionado con el parásito que causa la infección diarreica conocida como giardiasis o “fiebre del castor”, y el que causa la infección vaginal conocida como tricomoniasis en humanos, aunque no hay evidencia de que Monocercomonoides perjudique a la chinchilla de ninguna manera.

Las tripas de otros animales no contienen una gran cantidad de oxígeno, por lo que los organismos que viven dentro de ellas no utilizan el oxígeno de la misma manera y no requieren de mitocondrias para producir energía a partir de oxígeno.

Esta clase de organismos carecen de mitocondrias visibles cuando se observan bajo el microscopio, y se llegó a pensar que no las tenían en absoluto. Pero hasta ahora, siempre se habían encontrado rastros de mitocondrias y de sus genes y proteínas dentro de la mayoría de estos organismos que han sido estudiados en detalle.

Anna Karnkowska, la investigadora que dirigió el estudio, dijo que eso es debido a que usamos las mitocondrias para mucho más que la generación de energía. Por ejemplo, ayudan a ensamblar azufre y hierro en proteínas importantes que son esenciales para muchos procesos biológicos.

Aun así, desde el momento en que ella y sus colegas comenzaron a estudiar Monocercomonoides, ya sospechaban que podrían ser la excepción y que podrían no tener mitocondrias.

“Creímos esto desde el primer día”, dijo Karnkowska, que hizo el trabajo al tiempo que ejercía de investigadora postdoctoral con Vladimir Hampl en la Universidad Carlos de Praga. “Pero es todo un reto intelectual mostrar que algo no está ahí. Siempre es más fácil decir: ‘Está aquí'”.

Gen robado

En el interior de una chinchilla como esta se alojaba el microbio. Imagen: Viorel Sima

Durante tres años, estudió Monocercomonoides como parte de un proyecto iniciado y coordinado por Hampl, en busca de huellas de mitocondria. En el proceso, descubrió que el organismo tenía un sistema alternativo para realizar el único trabajo que les quedaba por hacer a las mitocondrias. Resulta que un gen robado a otras bacterias estaba ayudando a ensamblar proteínas con contenido de hierro y azufre. Eso bien pudo haber sucedido gracias a un proceso poco frecuente y al azar, como podría ser un antepasado comiendo una bacteria e incorporando así algunos  fragmentos de su ADN en lugar de digerirla por completo.

Ese gen resultó ser crucial, ya que hace que el trabajo de las mitocondrias se vuelva redundante, permitiendo así a las Monocercomonoides prescindir de ellas.

“El orgánulo podría desaparecer”, dijo Karnkowska, ahora una científica invitada en la Universidad de Columbia Británica. “Eso explica muy bien todo el asunto.”

Hizo hincapié, sin embargo, en que el nuevo organismo es excepcional, y todas las demás eucariotas conocidas todavía tienen (y necesitan) mitocondrias: “Nuestras células no lo llevarían tan bien si no tuvieran mitocondrias.”

Si bien esto puede alterar la definición que los científicos den a las mitocondrias, Karnkowska explicó cómo las definiciones en biología a menudo no son precisas debido a que existen excepciones a la regla.

“Creo que en esta definición, sólo tenemos que ser un poco más abiertos a la gran diversidad de células eucariotas”.

Andrew Roger, del departamento de bioquímica y biología molecular de la Universidad de Dalhousie y coautor del artículo, dijo que el estudio muestra que las células eucariotas pueden prescindir de componentes “esenciales” si se las arreglan para adquirir un gen procedente de otros organismos, como pueden ser las bacterias, que realizan la misma función; algo que sucede mucho más a menudo que los científicos pensaban anteriormente.

“Este es un claro ejemplo de lo importante que puede resultar para la evolución de las eucariotas,” añadió.

Claudio Slamovits, un investigador de la Universidad Dalhousie que también estudia la evolución de los eucariotas, pero no participó en este estudio, dijo que los hallazgos respaldan la idea de que originalmente todas las eucariotas tenían mitocondrias, pero pueden existir sin ellas bajo circunstancias específicas.

Añadió que este tipo de investigación fue “extremadamente difícil”, y lo comparó con buscar una aguja en un pajar. Teniendo en cuenta los esfuerzos tan exhaustivos de los investigadores, dijo, “uno puede estar bastante seguro de que la aguja no está allí.”

Artículo original publicado por CBC. Revisado y traducido por ¡QFC!

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2017-05-17T15:59:26+00:00