En 1967, la bióloga Lynn Margulis propuso una idea que la comunidad científica tardó décadas en aceptar: que las células complejas que nos forman a nosotros y a todos los animales, plantas y hongos nacieron de una cooperación entre microbios. Específicamente, una bacteria se quedó a vivir dentro de una arquea y se convirtió en las mitocondrias, las centrales energéticas de la célula. La teoría de la endosimbiosis es hoy uno de los pilares de la biología evolutiva. Pero un estudio del IRB Barcelona y el Barcelona Supercomputing Center, publicado en Nature, sugiere que ese salto no ocurrió de golpe y que la historia es considerablemente más larga y más complicada.
Lo que encontraron: planctomicetos, Myxococcota y virus gigantes antes de la endosimbiosis
El equipo liderado por Toni Gabaldón identificó a qué microorganismos corresponden buena parte de los genes implicados en el origen de la célula eucariota: los planctomicetos y las deltaproteobacterias del grupo Myxococcota. Estos intercambios de genes ocurrieron antes del evento central descrito por Margulis, la endosimbiosis en el interior de una arquea Asgard ancestral. Es decir, la célula compleja no surgió de un único evento simbiótico sino de un proceso acumulativo previo de transferencia de material genético entre distintos microorganismos.
Tal como reporta el estudio publicado en Nature, los investigadores también identificaron un tercer tipo de protagonistas inesperado: unos virus gigantes llamados Nucleocytoviricota, que también donaron una proporción significativa de genes a la línea que daría origen a las células eucariotas. Para William C. Ratcliff, del Instituto Tecnológico de Georgia, «esto refuerza el creciente reconocimiento de que los virus desempeñan un papel fundamental en la dinámica evolutiva a largo plazo y que los límites entre linajes son mucho más permeables de lo que solemos creer».
El mecanismo: la transferencia horizontal de genes en consorcios microbianos
En organismos superiores, los genes se heredan verticalmente de padres a hijos. En las bacterias funciona de otra manera: pueden intercambiar genes de forma horizontal entre organismos contemporáneos, sin esperar a la siguiente generación. Dos bacterias pueden «darse la mano» para intercambiar genes directamente, una puede captarlos de su entorno, y los virus pueden transportarlos de un organismo a otro. Gabaldón describe los tapetes o esteras microbianas, ecosistemas donde los microorganismos se organizan en comunidades densas, como el tipo de entorno donde estos intercambios ocurrían de forma masiva. Estos tapetes siguen existiendo en zonas costeras, salinas y deltas de ríos como el Ebro, y son los ecosistemas más antiguos de la Tierra.
Lo que amplía de Margulis y lo que no modifica: la endosimbiosis sigue siendo válida
El estudio no contradice la teoría de la endosimbiosis de Margulis sino que la sitúa como el último paso de un proceso más largo. «La adquisición de la mitocondria fue posterior a las interacciones con otras bacterias y también virus», explicó Gabaldón. El ecólogo microbiano Javier del Campo, que conoció y colaboró con investigadores que trabajaron con Margulis, señaló que «su teoría de la endosimbiosis sigue siendo válida, pero ahora se amplía y se complica y estoy seguro de que a ella le habría encantado».
El biólogo Iñaki Ruiz-Trillo introdujo un matiz técnico importante: no es necesario inferir interacciones directas entre los organismos específicos citados, sino que los genes podrían haber llegado de una comunidad microbiana interconectada que los compartía. «Quizás deberíamos pasar de buscar una célula ancestral concreta a una población ancestral dinámica». El estudio empleó cinco años de trabajo computacional en el superordenador MareNostrum del Barcelona Supercomputing Center, lo que da una idea de la escala del análisis genómico realizado.
