Una criatura del tamaño de una mota de polvo es el pariente vivo más cercano de todos los animales
El lago Mono en la Sierra Nevada Oriental es conocido por sus imponentes formaciones de toba, su abundancia de camarones de salmuera y nubes negras de moscas alcalinas adaptadas de manera única al agua salada, con trazas de arsénico y cianuro. Investigadores de la Universidad de California, Berkeley, han encontrado ahora otra criatura inusual acechando en las salinas aguas poco profundas del lago, una que podría proporcionar información a los científicos sobre el origen de los animales hace más de 650 millones de años.
por Guillermo Carvajal
El organismo es un coanoflagelado, una forma de vida microscópica unicelular que puede dividirse y desarrollarse en colonias multicelulares de una manera similar a cómo se forman los embriones animales. Sin embargo, no es un tipo de animal, sino un miembro de un grupo hermano de todos los animales. Y como pariente vivo más cercano de los animales, el coanoflagelado es un modelo crucial para el salto de la vida unicelular a la vida multicelular.
Sorprendentemente, alberga su propio microbioma, lo que lo convierte en el primer coanoflagelado conocido en establecer una relación física estable con las bacterias, en lugar de simplemente comérselas. Como tal, es uno de los organismos más simples conocidos que tiene un microbioma.
Se sabe muy poco sobre los coanoflagelados, y hay fenómenos biológicos interesantes que solo podemos comprender si entendemos su ecología, dijo Nicole King, profesora de biología molecular y celular de UC Berkeley e investigadora del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI) que estudia los coanoflagelados como modelo para entender cómo era la vida temprana en los océanos antiguos.
Típicamente visibles solo a través de un microscopio, los coanoflagelados son a menudo ignorados por los biólogos acuáticos, que en cambio se centran en animales macroscópicos, algas fotosintéticas o bacterias. Pero su biología y estilo de vida pueden dar una visión de las criaturas que existían en los océanos antes de que evolucionaran los animales y que eventualmente dieron origen a los animales. Esta especie en particular podría arrojar luz sobre el origen de las interacciones entre animales y bacterias que llevaron al microbioma humano.
Los animales evolucionaron en océanos llenos de bacterias, dijo King. Si piensas en el árbol de la vida, todos los organismos que están vivos ahora están relacionados entre sí a través del tiempo evolutivo. Así que si estudiamos organismos que están vivos hoy, podemos reconstruir lo que ocurrió en el pasado.
King y sus colegas de UC Berkeley describieron el organismo, al que llamaron Barroeca monosierra, después del lago, en un artículo publicado en línea el 14 de agosto en la revista mBio.
Una colonia hermosa
Hace casi 10 años, el entonces estudiante graduado de UC Berkeley Daniel Richter regresó de un viaje de escalada en la Sierra Nevada Oriental con un vial de agua del lago Mono que había recogido casualmente en el camino. Bajo el microscopio, estaba lleno de coanoflagelados. Aparte de camarones de salmuera, moscas alcalinas y varias especies de nematodos, pocas otras formas de vida se han reportado en las inhóspitas aguas del lago.
Estaba lleno de estas grandes y hermosas colonias de coanoflagelados, dijo King. Quiero decir, eran las más grandes que habíamos visto.
Las colonias, que parecían estar compuestas por cerca de 100 células de coanoflagelado idénticas, formaban una esfera hueca que giraba y daba vueltas mientras cada célula individual movía su flagelo.
Una de las cosas interesantes sobre ellos es que estas colonias tienen una forma similar a la blástula, una bola hueca de células que se forma al inicio del desarrollo animal, dijo King. Queríamos aprender más sobre ello.
En ese momento, sin embargo, King estaba ocupada con otras especies de coanos, como los llama, por lo que los coanos del lago Mono quedaron en el congelador hasta que algunos estudiantes los revivieron y los tiñeron para observar sus inusuales cromosomas en forma de rosquilla. Sorprendentemente, también había ADN dentro de la colonia hueca donde no debería haber células. Tras una investigación más profunda, la estudiante graduada Kayley Hake determinó que eran bacterias. Las bacterias fueron una gran sorpresa. Eso fue fascinante, dijo King.
Hake también detectó estructuras conectivas, llamadas matriz extracelular, dentro de la colonia esférica que fueron secretadas por los coanos. Solo entonces se les ocurrió a Hake y King que estos podrían no ser los restos de bacterias que los coanos habían comido, sino bacterias que vivían y pastaban en las sustancias secretadas por la colonia.
Nadie había descrito antes un coanoflagelado con una interacción física estable con bacterias, dijo. En nuestros estudios anteriores, encontramos que los coanos respondían a pequeñas moléculas bacterianas que flotaban en el agua, o que los coanos estaban comiendo las bacterias, pero no había ningún caso en el que estuvieran haciendo algo que pudiera ser potencialmente una simbiosis. O en este caso, un microbioma.
King se unió a Jill Banfield, pionera en metagenómica y profesora de ciencias ambientales, políticas y gestión y de ciencias planetarias y de la Tierra en UC Berkeley, para determinar qué especies bacterianas estaban en el agua y dentro de los coanos. La metagenómica consiste en secuenciar todo el ADN en una muestra ambiental para reconstruir los genomas de los organismos que viven allí.
Después de que el laboratorio de Banfield identificara los microbios en el agua del lago Mono, Hake creó sondas de ADN para determinar cuáles también estaban dentro de los coanos. Las poblaciones bacterianas no eran idénticas, dijo King, por lo que evidentemente algunas bacterias sobreviven mejor que otras dentro del lumen con poco oxígeno de la colonia de coanoflagelados. Hake determinó que no estaban allí accidentalmente; estaban creciendo y dividiéndose. Tal vez estaban escapando del ambiente tóxico del lago, especuló King, o tal vez los coanos estaban cultivando las bacterias para comérselas.
Gran parte de esto es especulación, admite. Experimentos futuros deberían revelar cómo interactúan las bacterias con los coanoflagelados. Trabajos anteriores en su laboratorio ya han demostrado que las bacterias actúan como un afrodisíaco para estimular el apareamiento en los coanoflagelados, y que las bacterias pueden estimular a los coanos unicelulares a agregarse en colonias.
Para ella, el coanoflagelado del lago Mono se convertirá en otro sistema modelo para estudiar la evolución, al igual que los coanos que viven en piscinas salpicadas en la isla de Curazao en el Caribe —su principal enfoque en este momento— y los coanos en piscinas en los polos Norte y Sur. Sin embargo, podría ser un desafío obtener más muestras del lago Mono. En una visita reciente, solo seis de 100 muestras contenían estos microorganismos enérgicos.
Creo que hay mucho más que necesita hacerse en la vida microbiana del lago Mono, porque realmente sustenta todo lo demás sobre el ecosistema, dijo King. Estoy entusiasmada con B. monosierra como un nuevo modelo para estudiar las interacciones entre eucariotas y bacterias. Y espero que nos diga algo sobre la evolución. Pero incluso si no lo hace, creo que es un fenómeno fascinante.
FUENTES: University of California-Berkeley - Hake KH, West PT, et al., A large colonial choanoflagellate from Mono Lake harbors live bacteria. mBio0:e01623-24. doi.org/10.1128/mbio.01623-24
Publicado en: https://www.labrujulaverde.com/2024/08/una-criatura-del-tamano-de-una-mota-de-polvo-descubierta-en-un-lago-de-california-es-el-pariente-vivo-mas-cercano-de-todos-los-animales - Imagen de portada: La nueva especie Barroeca monosierra descubierta en el lago Mono. Las colonias de estos organismos están formadas por numerosas células idénticas (cian), cada una con flagelos (verde) que les permiten propulsarse por el agua. Crédito: Davis Laundon and Pawel Burkhardt, Sars Centre, Norway / Kent McDonald and Nicole King, UC Berkeley
