Se cree que el primer eucariota surgió cuando las arqueas y las bacterias más simples unieron fuerzas. Pero en un artículo de Opinión publicado el 16 de junio en Tendencias en biología celular , los investigadores proponen que la nueva evidencia genómica derivada de un respiradero de aguas profundas en el fondo del océano sugiere que la maquinaria molecular esencial para la vida eucariota probablemente se tomó prestada, poco a poco con el tiempo, de esos ancestros más simples.
"Estamos empezando a pensar en los orígenes eucariotas como un proceso lento de creciente intimidad, el resultado de un baile largo y lento entre reinos, y no una cita rápida, que es la forma en que se describe en los libros de texto", dice Mukund.Thattai del Centro Nacional de Ciencias Biológicas de la India.
Las células eucariotas de plantas, animales y protistas son marcadamente diferentes de las de sus parientes procariotas unicelulares, las arqueas y las bacterias. Las células eucariotas son mucho más grandes y tienen una complejidad interna considerablemente mayor, incluidos muchos compartimentos internos unidos a la membrana.
Aunque los científicos generalmente están de acuerdo en que los eucariotas pueden rastrear su ascendencia a una fusión entre arqueas y bacterias, ha habido un desacuerdo considerable sobre cómo debieron ser el primer eucariota y sus antepasados inmediatos. Como Thattai y sus colegas Buzz Baum y Gautam Dey de la UniversidadEl College London explica en su artículo que la incertidumbre se debe en gran parte a la falta de intermediarios conocidos que cubran la brecha de tamaño y complejidad entre los precursores procariotas y los eucariotas. Como resultado, dicen, el origen de la primera célula eucariota se ha mantenido"uno de los misterios más perdurables de la biología moderna".
Eso comenzó a cambiar el año pasado con el descubrimiento de secuencias de ADN para un organismo que nadie ha visto vivir cerca de un respiradero de aguas profundas en el fondo del océano. El genoma de la arqueona conocida como Lokiarchaeum 'Loki' para abreviar contiene más "proteínas de firma eucariotas" ESP que cualquier otro procariota. Es importante destacar que entre esos ESP se encuentran proteínas pequeñas GTPasas de tipo Ras / Arf críticas para la capacidad de los eucariotas de dirigir el tráfico entre todos esos compartimentos intercelulares.
Los autores consideran los datos disponibles para explorar una pregunta esencial: ¿cómo se vería el antepasado arqueo de todos los eucariotas? "Si pudiéramos retroceder el reloj y mirar dentro de esta célula, ¿su organización celular habría sido como la de un arqueo?celular o más parecido a un eucariota? ", dice Dey.
Como el pariente arqueológico más cercano de los eucariotas, Loki ayuda a responder esa pregunta. Los investigadores dicen que es poco probable que los ESP que se encuentran en Loki funcionen de la misma manera que lo hacen en los eucariotas. Eso es porque Loki no parece tener enzimasrequerido para la asociación de ESP con membranas o bloques de construcción clave de la maquinaria de tráfico de membranas.
"Sin embargo", dice Baum, "el genoma puede verse como 'preparado' para la eucariogénesis. Con la adquisición de una serie de genes clave y lípidos de un simbionte bacteriano, sería posible que las células de tipo Loki evolucionen unmaquinaria primitiva de tráfico de membranas y compartimentación. "
Los investigadores predicen que, cuando Loki finalmente sea aislado o cultivado, "se verá más como una arqueona que como un protoeucariota y no tendrá compartimentos internos ni una red de tráfico de vesículas". Pero su morfología y / o ciclo celularpodría tener complejidades asociadas más a menudo con eucariotas.
Baum y Dey dicen que ahora planean explorar la biología celular básica de la arquea relacionada Sulfolobus acidocaldarius, aislada por primera vez de una fuente termal ácida en el Parque Nacional Yellowstone.
"Creemos que será muy difícil descifrar los misterios de la eucariogénesis sin comprender primero la biología celular de las arqueas", dice Dey. "Actualmente estamos desarrollando herramientas en el laboratorio para estudiar el ciclo celular y la morfología celular de Sulfolobus en el únicoal nivel de las células bajo el microscopio. También nos encantaría echar un vistazo a Loki. "
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