Se induce la endosimbiosis entre una bacteria y un hongo

Por Francisco R. Villatoro, el 15 noviembre, 2024. Categoría(s): Biología • Ciencia • Nature • Noticias • Science ✎ 7

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.



7 Comentarios

  1. Se considera a esto mismo especiación? Se entiende en Riásico o antes con las actuales mitocondrias y que eran cianobacterias, por tanto ya contenían estas primitivas autótrofas bacterianas clorofila magnesiana y cloroplastos decantando en estromatolitos, gestando la gran oxidación, pero nada se entiende con cloroplastos que antes eran qué? La vida no va de fumarolas y quimiótrofas a cianobacterias fotótrofas, no va de archaea a procaria y sí de procaria a arquea y luego a eukarya LECA y ello que ahora entendemos. Por ello mismo es muy probable no encuentren vida en Europa ni Ganímedes derivada del olivino magnesiano ni nada de ello.

    1. Los cloroplastos proceden de cianobacterias. Las mitocondrias proceden de alfa-proteobacterias.

      La vida surgió muy probablemente en fumarolas hidrotermales alcalinas.

      1. pero en zona de fumarolas surgieron extremófilos quimiótrofos que no eran alfa-proteobacterias y que migrando de arn peptídico a ADN terminaron como cianobacterias, cuando en autótrofos es mas fácil comer fotones solares y aunque sea compleja fotosíntesis y la molécula proteica clorofilada, primero fue procaria y en análisis filogenéticos archaea es posterior, porque en el fondo marino? porque LUCA acetógeno sería descendiente de extremófilos cuando la luz es mas eficiente alimentando y produciendo el azúcar basamento de lo vivo y orgánico, la glucosa?

      2. Además de que el cloroplasto no conserva morfología de cyanobacteria y si la mitocondria que nos introdujo en aerobia se nos muestra con similitud mientras la divulgación insiste que los estromatolitos anteriores a toda cyanoalgae fotosintética fueron los que oxidaron el planeta a niveles muy altos en atmósfera matando a los anaerobios microbios que se opusieran, luego el enfriamiento y con el descongelamiento la explosión en formas y variantes genéticas muy seguramente por exceso de O2, como en la exhuberancia de la selva y sus insectos en 3 dimensiones pero gigantes, como pasó en pluricelularización pero también en el afianzamiento de grandes saurios y otras bioestructuras antes y después.

    2. Wachovsky, no soy experto, pero yo creo que la endosimbiosis inducida no se puede considerar una especiación (como no lo es la manipulación genética). En cuánto a qué eran las mitocondrias, cloroplastas y otros orgánulo endosimbiontes, se cree que eran procariotas de vida independiente, pero que ahora ya solo pueden vivir dentro de su célula hospedadora (pues han perdido muchos genes de los que son seguridad tenían ortólogos).

      1. En breve dirán tantos si no todos que es *especiación sintética* de laboratorio Francis, y lo dirán aunque célula mínima continúe a décadas distando y Briones quiera creer que es inminente en un par de lustros lograrla mientras en Marte sigue sin ser detectada hasta que vayamos y busquemos arduamente, donde algo indica no la encontrarán.

  2. LUCA existió hace unos 4200 millones de años (4.09–4.33 Ga al 95 % CL), su genoma tenía unas 2.75 megabases (2.49–2.99 Mb al 95 % CL) y su proteoma 2657 proteínas (2451–2855 al 95 % CL).
    Estiman en Nature Ecology & Evolution, así que solo 300 millones después del comienzo de la Tierra y su rápido enfriamiento en millones de años.
    La vida nunca se cortó ni antes ni después, y eso en sí es lo más fascinante de este ejemplo terráqueo de vida único que conocemos.

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