La endosimbiosis fue propuesta en 1967 por Lynn Margulis para explicar la aparición de la célula eucariota a partir de células procariotas. En su momento fue una teoría muy polémica, pero que hoy es parte del paradigma vigente para explicar el origen de los cloroplastos y las mitocondrias, que conservan un genoma propio (una versión erosionada del original) y se multiplican de forma autónoma (aunque ayudadas por proteínas de la célula hospedadora). Se publica en Nature la inducción experimental de la endosimbiosis entre una bacteria Mycetohabitans rhizoxinica y un hongo filamentoso Rhizopus microsporus. Esta bacteria es mutualista de algunas cepas de este hongo, pero no con todas; gracias a esta compatibilidad inicial, se ha inyectado la bacteria en estas últimas, logrando una endosimbiosis exitosa que permite estudiar sus primeros pasos evolutivos. Cuando se inyecta una bacteria como Escherichia coli en las cepas del hongo, se observa un crecimiento inicial de ambos (hongo y bacteria); sin embargo, se produce una reacción de defensa fúngica que atrapa a las bacterias y evita que se transmita a las esporas que darán lugar a la siguiente generación del hongo. Pero al inyectar M. rhizoxinica, algunas bacterias logran pasar a las esporas siendo transferidas a la descendencia. Esta endosimbiosis inducida se mantiene durante generaciones y mejora la aptitud biológica (el número de esporas viables). Además, la bacteria coopera con el hongo en la producción de ciertas moléculas que mejoran su capacidad para alimentarse y defenderse; el endosimbionte mejora la capacidad metabólica del huésped.

Lo que destaca de los experimentos es la necesidad de una compatibilidad inicial entre la bacteria y el hongo. Los endosimbiontes deben poder adquirir todos los nutrientes que necesitan para crecer dentro del citoplasma del hospedador y, al mismo tiempo, evadir o combatir su respuesta inmune en su contra. El seguimiento en el laboratorio de la evolución adaptativa entre bacteria y hongo permitirá identificar las funciones necesarias para el éxito de la endosimbiosis a largo plazo. Pero el nuevo artículo en Nature se publica sin haber desvelado dichos mecanismos moleculares. Solo se propone un nuevo modelo biológico para el estudio experimental del inicio de la endosimbiosis con la esperanza de que futuros estudios permitan descubrirlos; ello no quita que los autores del nuevo trabajo hayan tenido que enfrentarse a gran número de obstáculos técnicos. Han usado la microscopia de fuerza fluidodinámica (FluidFM, o Fluidic Force Microscopy), una variante la microscopia de fuerza atómica, para inyectar de forma las bacterias en las células del hongo (hasta ahora no había sido posible dicha inyección exitosa). La punta doble de la sonda tiene una apertura entre 0.5 y 1.0 μm, alcanzando un presión de inyección de hasta 6.5 ​​bares; gracias a ello se introducen entre 1 y 30 bacterias en cada inyección. Las bacterias inyectadas están marcadas con fluorescencia para poder observar su movimiento en tiempo real utilizando microscopia confocal.

Hecho en falta en este artículo un análisis transcriptómico y proteómico que desvele los mecanismos moleculares detrás del éxito de la endosimbiosis. Supongo que no será nada fácil y que futuros estudios lograrán desvelarlo (muchas veces quienes ignoramos las dificultades técnicas del desarrollo de un modelo biológico echamos en falta resultados que podrían costar más de un lustro de investigación). El artículo es Gabriel H. Giger, Chantal Ernst, …, Julia A. Vorholt, «Inducing novel endosymbioses by implanting bacteria in fungi,» Nature 635: 415-422 (02 Oct 2024), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-024-08010-x. El artículo incluye 6 vídeos suplementarios que ilustran diferentes fases del proceso experimental.