Parientes de la primera mitocondria podrían vivir hoy en fuentes termales geotérmicas
Hace más de mil millones de años, una simple célula quedó atrapada dentro de otra y ya no salió de ella, y sus descendientes pasaron a convertirse en mitocondrias, las llamadas centrales eléctricas de las células.
Pero incluso ahora, parientes bacterianos de esa primera célula atrapada -una protomitocondria, como la llaman los investigadores- pueden encontrarse flotando en las aguas termales modernas, según sugiere un nuevo estudio.
Las protomitocondrias dieron origen al centro de energía celular de los eucariotas - todos los animales, plantas, hongos y protistas, cuyas células contienen estructuras llamadas orgánulos que desempeñan funciones específicas. Aunque las mitocondrias aún tienen su propio ADN disponible para el análisis, los investigadores no han determinado definitivamente qué especies de bacterias modernas pueden descender de las protomitocondrias.
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En el nuevo estudio, publicado el miércoles 9 de agosto en la revista Science Advances, los investigadores se centraron en los rasgos genéticos que permiten a las bacterias realizar ciertas funciones esenciales para las protomitocondrias, como fabricar grasas para las membranas mitocondriales. Utilizando estos criterios genéticos, los investigadores identificaron un tipo de bacteria que no se había sugerido anteriormente que descendiera de las protomitocondrias y que vive en condiciones similares a las que habrían sustentado la vida en los antiguos océanos de la Tierra.
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En los 1.600 a 1.800 millones de años transcurridos desde la aparición de las mitocondrias, la firma genética de las protomitocondrias "se ha diluido, revuelto y... ha quedado muy poco", declaró a Live Science Mauro Degli Esposti, autor principal del artículo e investigador del Centro de Ciencias Genómicas de la Universidad Nacional Autónoma de México. Por ello, el equipo de Degli Esposti aplicó un enfoque que no dependía tanto de las secuencias genéticas que pudieran haberse desordenado, explicó.
Los investigadores examinaron un repositorio de 314 genomas de alfaproteobacterias -la clase de bacterias de la que la investigación sugiere que proceden las protomitocondrias- en busca de genes que codificaran proteínas esenciales. Según Degli Esposti, algunos de los genes más importantes tienen la misma función que los utilizados por las mitocondrias para producir energía con oxígeno o sin él.
Se necesitarían otros genes para crear ciertas grasas, entre ellas las cardiolipinas. Estas grasas se encuentran en procariotas -organismos cuyas células carecen de orgánulos- y en las membranas mitocondriales y ciertas moléculas cerosas de eucariotas.
Las bacterias del orden Iodidimonadales cumplían el mayor número de estos criterios genéticos, lo que llevó a los investigadores a creer que estas bacterias podrían estar estrechamente relacionadas con las protomitocondrias. Estas bacterias viven en diversos lugares, como manantiales geotérmicos de agua dulce y oceánica, un entorno extremo similar a algunos encontrados en los océanos de la Tierra hace casi 2.000 millones de años.
Las bacterias yodidimonadales no habían sido señaladas anteriormente como posibles descendientes de las protomitocondrias y no presentan todos los rasgos que los investigadores consideraron esenciales. El equipo atribuye este hecho a la "transferencia lateral de genes", un proceso que utilizan las bacterias para pasarse genes unas a otras y una forma en que pueden perder genes con el tiempo.
Sergio Muñoz-Gómez, profesor adjunto de Ciencias Biológicas en la Universidad de Purdue que no participó en la investigación, declaró a Live Science que estudiar estos rasgos genéticos es un enfoque lógico. Sin embargo, el enfoque tiene defectos, por lo que complementa, pero no sustituye, métodos más tradicionales, como la construcción de árboles genealógicos basados en la genética de los organismos.
Según Muñoz-Gómez, con los métodos del estudio, los investigadores podrían acabar identificando erróneamente especies que comparten rasgos con las protomitocondrias debido a la evolución convergente, en la que rasgos similares evolucionan de forma independiente en especies sin ancestros comunes.
Una mejor comprensión de cómo evolucionaron las mitocondrias podría ayudarnos potencialmente a entender las enfermedades en las que la función mitocondrial se interrumpe, como la enfermedad de Parkinson, dijo Degli Esposti. Más allá de las aplicaciones médicas, conocer los orígenes de las mitocondrias puede ayudarnos a comprender cómo surgió toda la vida compleja, incluidos los seres humanos.
"Esta es una manera de acercarnos a la respuesta [de] dónde venimos en última instancia y cómo evolucionamos a partir de nuestros antepasados lejanos", dijo Muñoz-Gómez.
