Tras casi 15 años de
trabajo, científicos 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 están hechos de los mismos ladrillos: células
complejas con orgánulos internos llamadas eucariotas. Una persona es un
conjunto de 30 billones de células eucariotas que cooperan entre sí con un
objetivo común. 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
últimas, más primitivas, sin orgánulos internos, son el dominio más misterioso
e interesante, pues desde hace unos años se piensa que hace unos 2,000 millones
de años una arquea se tragó a otro microbio, lo asimiló y se transformó en la
primera célula compleja. Fue el primer paso hacia nosotros, y aún no se sabe
cómo sucedió.
En 2015, científicos
escandinavos que rastreaban las profundidades del océano descubrieron las
arqueas de Loki, a las que bautizaron en honor al dios nórdico. No tenían de
ellas más que su ADN, pues resultaba imposible aislar y criar en el laboratorio
estos microbios que viven a más de 3,000 metros de profundidad bajo el mar. Sus
genes indicaban que estas arqueas eran los parientes más cercanos de todos los
eucariotas y que tenían genes esenciales para realizar funciones básicas de la
vida eucariota, aunque en teoría no los necesitaban.
Desde entonces se han
descubierto otras arqueas similares —Thor, Odin, Heimdal, Hel— 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 sabía qué aspecto tienen estos probables descendientes de nuestro primer
ancestro.
En 2006, el equipo de
Hiroyuki Imachi, del Instituto de Ciencia y Tecnología del Mar y la Tierra de
Japón, extrajo sedimento marino de la fosa de Nankai, frente a la costa sur de
la principal isla de Japón. Era un hábitat a 2,500 metros de profundidad, con
dos grados de temperatura, en completa oscuridad, un territorio más hostil y
desconocido que la superficie de Marte. Al analizar las muestras los
científicos se dieron cuenta de que contenían arqueas de Asgard. Tenían en su
mano ser los primeros en criar y observar a una de estas criaturas viva.
Durante cinco largos años
intentaron que crecieran en un biorreactor, un aparato que reproduce su hábitat
natural y aporta nutrientes y que funciona parecido a las máquinas de café por
goteo, en palabras del propio Imachi. Después pasaron otros siete años
engrosando las comunidades hasta poder aislarlas y mirarlas al microscopio.
Esta semana, el científico y el resto de su equipo publica el estudio en el que
relatan su éxito 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 añadir un ingrediente
inusual: leche de fórmula para bebés. "Aunque aún no lo hemos confirmado,
es muy posible que estas arqueas estén usando alguno de los ingredientes de la
leche en polvo para bebés como alimento", explica Imachi.
Las arqueas de Asgard
miden una diezmilésima de centímetro y se reproducen muy despacio para los
estándares de un microbio, más o menos una vez al mes. Lo más llamativo son sus
largos tentáculos entrelazados. Los científicos aún no saben para qué los usan,
pero creen que son esenciales para explicar cómo surgió la vida compleja a
partir de organismos muy parecidos a estos.
Según su teoría, expuesta
en Nature, el ancestro de los eucariotas era una arquea similar a la de Asgard.
La vida compleja surgió siguiendo lo que ellos llaman las tres "es".
Primero la arquea enredó a una bacteria con sus tentáculos, después la engulló,
y por último la endogenizó, es decir, estableció con ella una relación de
cooperación para intercambiarse nutrientes conocida como sintrofía. La
bacteria, que hasta entonces era un organismo independiente, se transformó en
una mitocondria, un orgánulo para aportar energía a su huésped. Imachi le ha
dado un nuevo nombre a los organismos que sacaron de la fosa de Nankai: arquea
Prometeo (Prometheoarchaeum syntrophicum), por el ser mitológico que robó el
fuego —la energía— a los dioses para dárselo a los humanos. 2,000 millones de
años después, las mitocondrias siguen presentes en todas las células eucariotas
con idéntica función. El origen de la vida compleja fue la cooperación.
"Nadie puede
retroceder 2,000 millones de años y ver qué sucedió exactamente, pero sí
podemos conjeturar cómo 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 teníamos del origen de los eucariotas", explica
Imachi.
La hipótesis de Imachi
concuerda con lo que teorizó a finales de los sesenta la bióloga 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 bióloga española
Purificación López-García teorizó que los eucariotas aparecieron por una
alianza de sintrofía con bacterias. Los científicos japoneses han observado que
las arqueas descubiertas se alimentan de aminoácidos y que para poder
digerirlos establecen alianzas sintrofía con las bacterias de su entorno, que les
aportan pequeñas cantidades de oxígeno. Por eso Imachi sólo fue capaz de
criarlas cuando les dejó vivir y cooperar junto a sus compañeras.
Tal vez esa necesidad de
oxígeno bacteriano fue mucho mayor hace 2,000 millones de años, cuando la
Tierra comenzó a llenarse de este compuesto, según 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 genética para leer y transcribir ADN que necesitaban para
transformarse en células complejas.
"No me parece
correcto decir que este organismo es el eslabón 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 Iñaki Ruiz-Trillo,
investigador del Instituto de Biología Evolutiva de Barcelona (CSIC-UPF).
"Este trabajo tiene un mérito brutal", añade.
Las arqueas de Asgard son
seres actuales que han evolucionado durante 2,000 millones de años 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 Peretó, experto en biología sintética de la Universidad de Valencia, pero añade
que "gracias a ellas tenemos un primer fotograma de esa evolución y,
probablemente, tendremos más".
Imachi explica que a
partir de ahora tiene dos objetivos: criar otras especies de arqueas de Asgard
y averiguar para qué utilizan sus misteriosos tentáculos.
