Hallado el organismo que explica el origen de toda la vida compleja en la Tierra

Tras casi 15 a?os de trabajo, cient¨ªficos japoneses han conseguido por primera vez sacar del fondo del mar y criar en cautividad arqueas de Asgard, el misterioso organismo que puede explicar el origen de todas las formas de vida complejas de la Tierra, incluidos los humanos.

Todos los seres vivos que podemos ver a simple vista est¨¢n hechos de los mismos ladrillos: c¨¦lulas complejas con org¨¢nulos internos llamadas eucariotas. Una persona es un conjunto de 30 billones de c¨¦lulas eucariotas que cooperan entre s¨ª con un objetivo com¨²n. Todas las plantas, animales y hongos son eucariotas.

En la Tierra hay otros dos grandes dominios de la vida, el de las bacterias y el de las arqueas. Estas ¨²ltimas, m¨¢s primitivas, sin org¨¢nulos internos, son el dominio m¨¢s misterioso e interesante, pues desde hace unos a?os se piensa que hace unos 2.000 millones de a?os una arquea se trag¨® a otro microbio, lo asimil¨® y se transform¨® en la primera c¨¦lula compleja. Fue el primer paso hacia nosotros, y a¨²n no se sabe c¨®mo sucedi¨®.

En 2015, cient¨ªficos escandinavos que rastreaban las profundidades del oc¨¦ano descubrieron las arqueas de Loki, a las que bautizaron en honor al dios n¨®rdico. No ten¨ªan de ellas m¨¢s que su ADN, pues resultaba imposible aislar y criar en el laboratorio estos microbios que viven a m¨¢s de 3.000 metros de profundidad bajo el mar. Sus genes indicaban que estas arqueas eran los parientes m¨¢s cercanos de todos los eucariotas y que ten¨ªan genes esenciales para realizar funciones b¨¢sicas de la vida eucariota, aunque en teor¨ªa no los necesitaban.

Desde entonces se han descubierto otras arqueas similares ¡ªThor, Odin, Heimdal, Hel¡ª que? manejan genes eucariotas y a las que se ha agrupado en la familia de Asgard, el hogar de los dioses vikingos. Hasta ahora nadie sab¨ªa qu¨¦ aspecto tienen estos probables descendientes de nuestro primer ancestro.

En 2006, el equipo de Hiroyuki Imachi, del Instituto de Ciencia y Tecnolog¨ªa del Mar y la Tierra de Jap¨®n, extrajo sedimento marino de la fosa de Nankai, frente a la costa sur de la principal isla de Jap¨®n. Era un h¨¢bitat a 2.500 metros de profundidad, con dos grados de temperatura, en completa oscuridad, un territorio m¨¢s hostil y desconocido que la superficie de Marte. Al analizar las muestras los cient¨ªficos se dieron cuenta de que conten¨ªan arqueas de Asgard. Ten¨ªan en su mano ser los primeros en criar y observar a una de estas criaturas viva.

Durante cinco largos a?os intentaron que crecieran en un biorreactor, un aparato que reproduce su h¨¢bitat natural y aporta nutrientes y que funciona parecido a las m¨¢quinas de caf¨¦ por goteo, en palabras del propio Imachi. Despu¨¦s pasaron otros siete a?os engrosando las comunidades hasta poder aislarlas y mirarlas al microscopio. Esta semana, el cient¨ªfico y el resto de su equipo publica el estudio en el que relatan su ¨¦xito al haber conseguido ver por primera vez uno de estos organismos vivos. La clave, dice Imachi, ha sido dejar que las arqueas creciesen junto a otros microbios de su entorno y a?adir un ingrediente inusual: leche de f¨®rmula para beb¨¦s. ¡°Aunque a¨²n no lo hemos confirmado, es muy posible que estas arqueas est¨¦n usando alguno de los ingredientes de la leche en polvo para beb¨¦s como alimento¡±, explica Imachi.

Las arqueas de Asgard miden una diezmil¨¦sima de cent¨ªmetro y se reproducen muy despacio para los est¨¢ndares de un microbio, m¨¢s o menos una vez al mes. Lo m¨¢s llamativo son sus largos tent¨¢culos entrelazados. Los cient¨ªficos a¨²n no saben para qu¨¦ los usan, pero creen que son esenciales para explicar c¨®mo surgi¨® la vida compleja a partir de organismos muy parecidos a estos.

Seg¨²n su teor¨ªa, expuesta en Nature, el ancestro de los eucariotas era una arquea similar a la de Asgard. La vida compleja surgi¨® siguiendo lo que ellos llaman las tres ¡°es¡±. Primero la arquea enred¨® a una bacteria con sus tent¨¢culos, despu¨¦s la engull¨®, y por ¨²ltimo la endogeniz¨®, es decir, estableci¨® con ella una relaci¨®n de cooperaci¨®n para intercambiarse nutrientes conocida como sintrof¨ªa. La bacteria, que hasta entonces era un organismo independiente, se transform¨® en una mitocondria, un org¨¢nulo para aportar energ¨ªa a su hu¨¦sped. Imachi le ha dado un nuevo nombre a los organismos que sacaron de la fosa de Nankai: arquea Prometeo (Prometheoarchaeum syntrophicum), por el ser mitol¨®gico que rob¨® el fuego ¡ªla energ¨ªa¡ª a los dioses para d¨¢rselo a los humanos. 2.000 millones de a?os despu¨¦s, las mitocondrias siguen presentes en todas las c¨¦lulas eucariotas con id¨¦ntica funci¨®n. El origen de la vida compleja fue la cooperaci¨®n.

¡°Nadie puede retroceder 2.000 millones de a?os y ver qu¨¦ sucedi¨® exactamente, pero s¨ª podemos hipotetizar c¨®mo surgimos los eucariotas a partir de los microbios y nosotros lo hemos hecho gracias al primer?cultivo vivo de estas arqueas y en el conocimiento previo que ten¨ªamos del origen de los eucariotas¡±, explica Imachi.

La hip¨®tesis de Imachi concuerda con lo que teoriz¨® a finales de los sesenta la bi¨®loga Lynn Margulis, que dijo que las mitocondrias y los cloroplastos que ayudan a las plantas a alimentarse de luz nacieron por simbiosis. En 1999, la bi¨®loga espa?ola Purificaci¨®n L¨®pez-Garc¨ªa teoriz¨® que los eucariotas aparecieron por una alianza de sintrof¨ªa con bacterias. Los cient¨ªficos japoneses han observado que las arqueas descubiertas se alimentan de amino¨¢cidos y que para poder digerirlos establecen alianzas sintrof¨ªa con las bacterias de su entorno, que les aportan peque?as cantidades de ox¨ªgeno. Por eso Imachi solo fue capaz de criarlas cuando les dej¨® vivir y cooperar junto a sus compa?eras.

Tal vez esa necesidad de ox¨ªgeno bacteriano fue mucho mayor hace 2.000 millones de a?os, cuando la Tierra comenz¨® a llenarse de este compuesto, seg¨²n apuntan Christa Schleper y Filipa Sousa, expertas en arqueas de la Universidad de Viena, en un comentario al estudio. Y para entonces es probable que las arqueas ya tuviesen parte de la maquinaria gen¨¦tica para leer y transcribir ADN que necesitaban para transformarse en c¨¦lulas complejas.

¡°No me parece correcto decir que este organismo es el eslab¨®n perdido entre la vida sencilla y la compleja, pero tiene todo el sentido que algo muy parecido a lo que describe este estudio fuese el inicio de todo¡±, opina I?aki Ruiz-Trillo, investigador del Instituto de Biolog¨ªa Evolutiva de Barcelona (CSIC-UPF). ¡°Este trabajo tiene un m¨¦rito brutal¡±, a?ade.

Las arqueas de Asgard son seres actuales que han evolucionado durante 2.000 millones de a?os y por tanto no son iguales a sus ancestros. ¡°Es evidente que no vamos a poder presenciar todo ese proceso evolutivo observando a estas arqueas¡±, comenta Juli Peret¨®, experto en biolog¨ªa sint¨¦tica de la Universidad de Valencia, pero a?ade que ¡°gracias a ellas tenemos un primer fotograma de esa evoluci¨®n y, probablemente, tendremos m¨¢s¡±.

Imachi explica que a partir de ahora tiene dos objetivos: criar otras especies de arqueas de Asgard y averiguar para qu¨¦ utilizan sus misteriosos tent¨¢culos.