Vista desde el RV Pelagia durante la expedición por el Mar Negro. Crédito: Laura Villanueva
La investigación actual sugiere que las formas de vida más complejas, incluidos los humanos, evolucionaron a partir de un evento de simbiosis de bacterias y otro organismo unicelular conocido como Archaea. Sin embargo, la evidencia de un período de transición en el que los dos organismos se mezclaron no se encontró en ninguna parte. Eso es, hasta ahora. En las aguas profundas del Mar Negro, los científicos encontraron microbios que pueden producir lípidos de membrana, una capa que rodea una célula como una piel, de origen inesperado. Investigadores de NIOZ y la Universidad de Utrecht han publicado sus hallazgos en el prestigioso ISME Journal.
Investigadora del NIOZ Laura Villanueva. Crédito: NIOZ
Cambiando pieles
Las células están rodeadas de una capa de lípidos de membrana que las protege de los cambios en su entorno como la temperatura, de la misma forma que cambia nuestra piel cuando tenemos frío o nos exponemos al sol. La autora principal y científica senior de NIOZ, Laura Villanueva, explica por qué producen biomarcadores tan interesantes. “Cuando una célula muere, estos lípidos se conservan como fósiles y contienen información antigua sobre las condiciones ambientales tempranas de la Tierra”.
Nuestro árbol de la vida incluye células pequeñas y simples (bacterias y arqueas) y células más complejas (eucariotas), incluidos animales y humanos. Las bacterias y los eucariotas comparten una membrana lipídica similar. En cuanto a las arqueas, su ‘piel’ o membrana se ve muy diferente y está diseñada principalmente para ayudar a estos microorganismos a sobrevivir en ambientes extremos.
Villanueva: “Se cree que esta ‘división de lípidos’, o diferencia en las membranas entre bacterias y eucariotas por un lado y Archaea por el otro, ocurrió después de la aparición de bacterias y arqueas del último ancestro celular universal (LUCA)”.
Tripulación científica del crucero Mar Negro 2018 tomando muestras de agua anóxica de las botellas Niskin en el RV Pelagia.
Pieza perdida escondida en las profundidades del Mar Negro
La teoría principal actual es que los eucariotas evolucionaron a partir de un evento de simbiosis entre células arqueales y bacterianas en el que la célula arquea era el anfitrión. Pero, ¿cómo funciona esto cuando sus ‘pieles’ son tan diferentes y no comparten ningún signo de ascendencia común?
Villanueva: “Para explicar la creación de formas de vida más complejas, la membrana de la arquea debe haber cambiado a una membrana de tipo bacteriano. Tal cambio probablemente necesitaba un período de transición en el que se mezclaban los dos tipos de membranas “.
Sin embargo, nunca se habían encontrado membranas de lípidos mixtos en microbios hasta que el equipo de Villanueva hizo un descubrimiento inesperado en las aguas profundas del Mar Negro.
Tripulación científica del crucero por el Mar Negro 2017 a bordo del RV Pelagia tomando muestras de análisis de ADN del agua del Mar Negro. Crédito: Marianne Baas
Villanueva: “Encontramos una posible pieza faltante de este rompecabezas. En el Mar Negro, un grupo abundante de bacterias prospera en las profundidades marinas, sin oxígeno y con alta concentración de sulfuros. Descubrimos que el material genético de este grupo no solo portaba genes de la vía de los lípidos bacterianos, sino también de los de las arqueas ”.
La peculiaridad también se encontró en el material genético de otras bacterias estrechamente relacionadas y apoya la idea de que esta capacidad para crear membranas “mixtas” está más extendida de lo que se pensaba anteriormente.
Este descubrimiento arroja nueva luz sobre la evolución de todas las formas de vida celular y puede tener importantes consecuencias para la interpretación de fósiles de lípidos de arqueas en el registro geológico y reconstrucciones del paleoclima.
Referencia: “Uniendo la división de lípidos de la membrana: las bacterias del superfilo del grupo FCB tienen el potencial de sintetizar lípidos de éter arqueales” por Laura Villanueva, FA Bastiaan von Meijenfeldt, Alexander B. Westbye, Subhash Yadav, Ellen C. Hopmans, Bas E. Dutilh y Jaap S. Sinninghe Damsté, 14 de septiembre de 2020, El diario ISME.
DOI: 10.1038 / s41396-020-00772-2
El equipo de investigación del Real Instituto Holandés de Investigación del Mar (NIOZ) y la Universidad de Utrecht han publicado sus hallazgos en el prestigioso Revista ISME.
