Ya sean seres humanos o animales, plantas o algas: las células de la mayoría de las formas de vida contienen estructuras especiales que son responsables de la producción de energía. Conocidas como mitocondrias, normalmente tienen su propio material genético, además del que se encuentra en el núcleo.Uwe John y sus colegas del Instituto Alfred Wegener han identificado la primera excepción a esta regla en un parásito unicelular. Las mitocondrias del dinoflagelado Amoebophrya ceratii parece producir energía al igual que nuestras propias mitocondrias, pero sin ningún material genético, como informa el equipo en la revista Avances científicos .
Son exitosos, diversos y prácticamente ubicuos: los dinoflagelados constituyen una parte importante del plancton que se encuentra en nuestros océanos y tienen una amplia gama de estilos de vida. Aproximadamente la mitad de las dos mil especies conocidas usan fotosíntesis como plantas, mientras que otras son depredadoras oalternar entre diferentes formas de alimentos, dependiendo de lo que esté disponible. Y por último, pero no menos importante, el grupo también incluye parásitos. Un equipo internacional de Francia, Canadá, Egipto, Reino Unido / República Checa y Alemania dirigido por Uwe John, biólogo de AlfredEl Instituto Wegener, Centro Helmholtz para la Investigación Polar y Marina AWI, recientemente examinó más de cerca el material genético de uno de estos parásitos, y se sorprendió por lo que encontraron.
Los investigadores descubrieron originalmente su objeto de estudio dentro de las células de otros dinoflagelados del género Alexandrium, que incluye numerosas especies que son infames alquimistas marinos y tienden a formar floraciones de algas tóxicas. En algunos casos, alfombras enteras de estos organismos unicelularescubren la superficie del agua y producen saxitoxina, una neurotoxina que puede ser peligrosa para los humanos, pero también hay parásitos que pueden controlar estas floraciones, por ejemplo, la especie Amoebophrya ceratii que está en el corazón del estudio actual.
"Estos organismos unicelulares flotan en el agua como lo que llamamos dinosporas hasta que encuentran un huésped adecuado", explica Uwe John. Luego se aferran a su víctima, la penetran y se la comen de adentro hacia afuera. En el proceso,crecen más y más, llegando a una etapa con múltiples núcleos. Como un gusano, luego salen del huésped muerto y se disuelven en cientos de nuevas dinosaurios. Este ciclo de infección solo toma tres o cuatro días, y puede diezmar las poblaciones de Alexandrium."De hecho, puede ser gracias a estos parásitos que las floraciones de algas tóxicas ahora son menos frecuentes en la costa de Bretaña que hace unos pocos años", dice John, un aspecto que hace que la investigación de los asesinos de algas tóxicas sea aún más emocionante.
En este contexto, el equipo secuencia el genoma todo el material genético de Amoebophrya que consta de aproximadamente 100 millones de pares de bases. Eso es extremadamente bajo según los estándares de dinoflagelados: otras especies tienen un genoma mil veces mayor, que es mucho más grande que incluso el genoma humano. Dicho esto, un genoma pequeño no es exactamente inusualpara un parásito. Muchos de los que siguen este estilo de vida no producen todos los productos metabólicos que necesitan para sobrevivir; simplemente los roban de su huésped. Aunque esto los hace dependientes del huésped, también significa que hay muchos genes que pueden simplementeprescindir. Pero ese no es el camino que Amoebophrya ceratii decidió bajar. "En esta especie, casi todos los procesos metabólicos aún funcionan, por lo que también debería poder progresar por sí solo", dice Uwe John. Y puede hacerlo con mucho menos material genético quecualquier otro dinoflagelado.
Esta reducción es especialmente pronunciada en esa parte del genoma que se encuentra fuera del núcleo. En las plantas y algas, su propio ADN no solo se encuentra en el núcleo y las mitocondrias, sino también en los plástidos, que necesitan para la fotosíntesis.Dinoflagelados en general, este ADN de plastidio es bastante básico y consta de solo 14 genes. Sin embargo Amoebophrya ceratii parecería haber eliminado por completo los plastidios, y con todos menos uno de sus genes.
Sin embargo, los 'recortes presupuestarios' que el parásito ha perseguido con respecto a sus mitocondrias son aún más impresionantes. En especies relacionadas, el ADN de estas pequeñas plantas de energía todavía contiene tres genes, que los expertos generalmente han asumido que son indispensables. Pero Amoebophrya ceratii aparentemente ha cortado completamente el genoma de las mitocondrias; a pesar de los esfuerzos minuciosos, el equipo no pudo encontrar ningún rastro de él. Dos de los tres genes no se encuentran en ninguna parte, y el tercero, citocromo c oxidasa 1 COX1 o COI, migró al núcleo. "Eso me sorprendió absolutamente", dice Uwe John, "porque no hay otra forma de vida que respire oxígeno y que no tenga material genético propio en sus mitocondrias".
Esta reducción podría ser útil cuando los parásitos necesiten formar rápidamente una gran cantidad de nuevas dinosporas. Según Uwe John, "Quizás sea más efectivo regular todos los procesos que usan el núcleo. Esta es probablemente la forma más eficiente deuse los recursos del huésped ". Pero nada de esto serviría de nada si el suministro de energía se rompiera. Sin embargo, eso parece poco probable: las mitocondrias funcionan bastante bien en todas las etapas, incluso permitiendo que las dinosaurios naden rápidamente cuando buscan un huésped"., estos parásitos han encontrado una estrategia propia cuando se trata de la producción de energía ", resume el investigador de AWI Uwe John." Para producir energía, solo requieren una parte de los cinco complejos de proteínas conocidos que se encuentran en las mitocondrias de los seres humanos y de todos los animales."
Los expertos esperan que sus hallazgos nos ayuden a comprender la evolución de los dinoflagelados y sus parientes. Esto también sería interesante porque estos últimos incluyen otros parásitos y los patógenos que causan enfermedades como la malaria. Además, los hallazgos podrían ofrecer nuevas ideasen las historias evolutivas de las mitocondrias y los plastidios: ambos fueron originalmente formas de vida independientes, que fueron absorbidas por otros organismos unicelulares en el pasado primordial y vivieron dentro de ellos como los llamados endosimbiontes. Con el paso del tiempo, su material genéticose redujo gradualmente y esencialmente se convirtieron en 'proveedores de servicios' que ya no eran capaces de sobrevivir por sí mismos. Amoebophrya ceratii parece haber llevado este desarrollo un paso más allá y quitado los últimos vestigios de la autonomía genética de sus endosimbiontes.
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Materiales proporcionado por Instituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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