Un embrion de salamandra moteada dentro del huevo. Foto: Roger Hangarter

Un equipo de investigadores ha encontrado el primer ejemplo de una relación simbiótica entre especies única en su clase. Se trata de salamandras que comparten células con algas, y es un tandem tan raro que aún no están muy seguros de cómo funciona.

Los intercambios a nivel celular entre especies son muy comunes en la naturaleza, pero hasta ahora eran algo exclusivo de criaturas como los corales, los moluscos o los insectos. Un nuevo estudio publicado en la revista eLife describe el primer ejemplo conocido de simbiosis fotocelular en un animal vertebrado, o sea, dotado de espina dorsal.

Salamandra moteada adulta. Foto: AMNH/E. Chapman

El estudio es obra del Museo Americano de Historia Natural en colaboración con el Colegio de Gettysburg, y revela que un alga verde, la Oophila amblystomatis, vive en colonias dentro de la salamandra moteada (Ambystoma maculatum). La salamandra no parece verse afectada negativamente por la presencia del alga misroscópica, y todo indica que se beneficia de su presencia. El alga, por contra, es fotosintética, pero vive en un entorno realmente inusual y estresante donde debe verse obligada a buscar fuentes de energía alternativas.

Advertisement

Advertisement

El descubrimiento es tan extraño que sus descubridores ni siquiera están seguros de cómo es posible que se haya llegado a esta simbiosis o qué beneficio obtiene exactamente cada una de las partes.

El mutualismo intracelular, que es como se conoce a este tipo de relaciones, beneficia a ambas partes y es bastante común en la naturaleza. Un ejemplo de ello son los microorganismos que se acumulan en el coral o en las almejas gigantes y usan la fotosíntesis para proporcionar nutrientes a sus huéspedes. Otro buen ejemplo son los microorganismos que ayudan a los insectos a procesar determinadas sustancias.

En el siglo XIX, la ciencia descubrió que hay algas verdes que crecen sobre los huevos de salamandra moteada, una simbiosis de la que ambos se benefician. Los embriones producen desperdicios ricos en nitrógeno que alimentan a las algas y estas incrementan los niveles de oxígeno en el líquido que rodea al embrión a través de la fotosíntesis. Durante más de un siglo se pensaba que esta relación solo ocurría entre los embriones y las algas que vivían fuera del huevo.

Advertisement

No es ese el caso. Estudios anteriores han encontrado las mismas algas verdes en las células de salamandras adultas. Las algas llegan a penetrar en los huevos, proliferan e invaden los tejidos de la salamandra a nivel celular. Lo que no se sabía era si esta invasión era tan solo una infección parasitaria residual o tenía alguna utilidad.

Algas (mostradas como manchas claros por fluorescencia de la clorofila) en la cola de un embrión de salamandra moteada. Foto: AMNH/J. Burns

Para tratar de averiguar esta relación, John Burns, de la división de invertebrados en el Museo Americano de Historia Natural, ha utilizado una técnica de secuenciación del ARN en las células de ambos organismos. El objetivo era determinar como el alga y la salamandra cambian sus patrones de expresión genética al interactuar.

Advertisement

Los datos han revelado que las células de la salamandra reconocen el alga como un cuerpo extraño, pero no reaccionan de manera negativa. “La salamandra no parece muy preocupada por esta relación”, explica John Burns a Gizmodo. “De hecho, hay indicios genéticos de que la salamandra retiene su sistema inmunológico para no rechazar el alga.”

Estos cambios en el sistema inmune sugieren que el alga o bien no teine ningún efecto sobre las células de la salamandra, o bien su efecto es beneficioso. Sin embargo, no se puede decir lo mismo del alga, que está atrapada en un medio extraño para ella.

“El alga pasa por cambios muy drásticos”, explica Burns. “A diferencia de la simbiosis en el coral, en este caso el alga sufre un elevado estrés. En lugar de producir oxígeno o azúcar mediante fotosíntesis, lo que hace es fermentar, lo que sugiere que vive en un entorno con demasiado poco oxígeno”.

Otra imagen de las algas (marcadas en naranja) en los tejidos de la salamandra. Foto: Ryan Kerney

La fermentación no tiene porque estar causada solo por una falta de oxígeno. Podría deberse a una falta de sulfuro, que es una de las sustancias que las algas consumen para producir hidrógeno.

Advertisement

Advertisement

En definitiva ¿qué está pasando aquí? ¿Por qué el alga decide internarse en un entorno que le es hostil? Los investigadores no están seguros, pero tienen algunas teorías al respecto.

Una de las hipótesis es que la relación protege a la salamandra de la acción de ciertos patógenos. La relación podría servir para proteger a la salamandra en el momento en el que sale del huevo y entra en el entorno hostil de las lagunas en las que vive. Se trata de una simbiosis defensiva, pero hasta ahora es puramente teórica.

Una segunda hipótesis es que el alga produzca nutrientes para las células de la salamandra, aunque sea en menor medida por tener que hacerlo mediante fermentación en lugar de cómo lo haría en un entorno rico en oxígeno. Si resultara acertada, la hipótesis implica que la salamandra usa las algas de una manera similar al coral, lo que es todo un descubrimiento.

Advertisement

Una tercera hipótesis algo más rara es que el alga entra en la salamandra para transmitirse a su descendencia de forma vertical. En otras palabras, su estancia dentro de los tejidos de la salamandra forma parte de su ciclo reproductivo. De momento esta es la más improbable de las hipótesis.

Independientemente de cual sea la relación, el descubrimiento reescribe por completo nuestra manera de entender la fotosimbiosis. El siguiente paso es estudiar qué hace el alga exactamente para insertarse en la salamandra. “Estamos muy interesados en lograr capturar el momento en el que el alga infecta los tejidos de la salamandra”, explica Ryan Kerney, co-autor del documento. “Los nuevos avances en microscopía nos pueden dar pistas de esta dinámica y de ls moléculas que ambos organismos intercambian”.

Advertisement

Finalmente, los investigadores tratarán de descubrir cuál es el destino de las algas que infectan la salamandra. Concretamente si el organismo del reptil acaba destruyéndolas y absorbiéndolas, o si llegan a transmitirse verticalmente a los huevos. [eLife]