El aire, la tierra y el agua de nuestro planeta están pulsando con los seres vivos. Sin embargo, existe una vasta y diversa red de vida, de la que casi nada se sabe. Este es el mundo de los flagelados, pequeños organismos que persisten en números asombrosos enmuchos ecosistemas diversos en todo el mundo.
Según Jeremy Wideman, investigador del Centro de diseño biológico de mecanismos de evolución de la Universidad Estatal de Arizona, tenemos mucho que aprender de estas criaturas delicadas y muy variadas. Entre otras sorpresas, los flagelados pueden proporcionar pistas valiosas sobre un evento sombríoeso pudo haber ocurrido hace 1.5-2 mil millones de años nadie está realmente seguro del momento, con la llegada de un nuevo tipo de célula.
Conocido como LECA, era una especie de huevo primario del cual la asombrosa profusión de vida compleja, desde organismos flagelados, hongos y plantas, hasta insectos, cebras y humanos, explotó y se extendió por la tierra.
En una nueva investigación que aparece hoy en la revista Nature Microbiology, Wideman y sus colegas, incluido el profesor Thomas Richards de la Universidad de Exeter, describen un nuevo método para investigar los genomas de organismos eucariotas flagelados, que han sido notoriamente difíciles de identificar y secuenciar.
Específicamente, exploraron muestras de ADN mitocondrial, secuenciando alrededor de 100 de estos genomas para flagelados previamente indocumentados. La nueva técnica podría ayudar a científicos como Wideman a comenzar a completar la región en gran parte en blanco del rompecabezas eucariota, donde florece la vida flagelada.
mundos celulares
Wideman, originalmente un biólogo celular tradicional, se sintió frustrado con las muchas preguntas sin abordar en el campo, uniéndose recientemente a la disciplina emergente de la biología celular evolutiva. Esta área de investigación que avanza rápidamente utiliza las células como unidades fundamentales para el estudio de procesos evolutivos e importa conceptosde la biología evolutiva para comprender mejor cómo funcionan las células: "Soy literalmente un biólogo celular que quiere saber más sobre cosas de las que no sabemos nada", dice.
La biología celular evolutiva es un esfuerzo profundamente transdisciplinario, que fusiona la teoría evolutiva, la genómica y la biología celular con ramas cuantitativas de bioquímica, biofísica y genética de poblaciones.
Los flagelados incluyen muchos parásitos implicados en enfermedades humanas, desde el virus intestinal Giardia hasta los tripanosomas más dañinos y la leishmania. Los flagelados también realizan tareas más benévolas. Como los principales consumidores de bacterias y otros protistas en los ecosistemas acuáticos, ayudan a garantizar el reciclaje denutrientes limitantes
Los organismos eucarióticos unicelulares, que incluyen flagelados, constituyen la abrumadora mayoría de la diversidad eucariota, superando ampliamente a las plantas, animales y hongos multicelulares más familiares. A pesar de su importancia y ubicuidad en todo el mundo, los flagelados son, como enfatiza Wideman, unhabitante casi completamente desconocido del mundo viviente y uno de los más enigmáticos. Cuando se observa bajo un microscopio, su apariencia a menudo de ciencia ficción es marcadamente distinta de los tipos de células eucariotas comúnmente descritas en los libros de texto de biología. Su aparición de marcas procariotas comparativamente rudimentariasLa transición más trascendental en la historia de la vida en la tierra.
"Se están descubriendo nuevos linajes de flagelados heterotróficos a un ritmo alarmante", dice Wideman. "En los últimos dos años se han descubierto 2 linajes a nivel de reino ver aquí y aquí, lo que significa linajes que han evolucionado independientemente de los animalesy hongos durante más de mil millones de años ". Sin embargo, los investigadores apenas han arañado la superficie de esta asombrosa diversidad y deben aplicarse nuevos métodos para acelerar la búsqueda. Los heterótrofos son organismos que no pueden sintetizar su propia comida, sino que dependen de otrosorganismos para la nutrición.
safari microbiano
Es probable que cualquier gota de agua de estanques, lagos u océanos contenga muchos flagelados, pero separarlos de una multitud de no flagelados y leer con precisión sus genomas por medios convencionales ha sido un trabajo lento y laborioso. Solo una pequeña fracción de flagelados existenteshan conocido secuencias genómicas e incluso es posible que la abrumadora mayoría nunca haya sido vista. Según Wideman, las formas de vida flageladas representan la 'materia oscura' del universo eucariota.
"Los flagelados heterotróficos son el objetivo", dice Wideman. "No son un linaje. Son muchos, muchos linajes que provienen de todo el árbol de la vida. LECA, el último antepasado eucariota común, fue un flagelado heterotrófico"., lo que significa que cada linaje principal de eucariotas evolucionó a partir de algún tipo de flagelado heterotrófico ".
Para acceder al escurridizo ADN mitocondrial flagelado, los investigadores explotaron una característica común a todos los flagelados y de la cual toman su nombre: la existencia de flagelos, que, a diferencia de los espermatozoides animales, se encuentran en el frente de las células y se usan a menudo paratirar de ellos hacia adelante como un accidente cerebrovascular microscópico, pero también están involucrados en la sensación, la alimentación y quizás otras funciones aún desconocidas.
Los flagelos son ricos en una proteína particular conocida como tubulina. El nuevo método para identificar flagelados y distinguirlos de sus vecinos acuáticos, principalmente algas y bacterias, aprovecha este hecho al aplicar una mancha selectiva a los organismos portadores de flagelos, activadapor su alto contenido de tubulina las células de algas están marcadas naturalmente por sus cloroplastos, de los que carecen los flagelados de interés en el nuevo estudio.
Las muestras de agua de mar recolectadas en 2014 frente a la costa de California proporcionaron un caso de prueba. Utilizando la técnica, los investigadores reunieron una gran cantidad de datos de secuencias mitocondriales, ampliando significativamente el catálogo de flagelados identificados por medios moleculares. De hecho, duplicaron los existentesbiblioteca de ADN mitocondrial para organismos flagelados. "Obtuvimos muchos, muchos tipos diferentes de organismos. Por lo tanto, era una muestra muy rica y muy pocos eran idénticos", dice Wideman.
En busca de LECA
Además del misterio del origen de la vida, el enigma de dónde vinieron los eucariotas y cómo ocurrió el evento LECA es la pregunta más importante y desconcertante sin respuesta en toda la biología. Se ha denominado el agujero negro en el corazón de los vivosmundo.
Establecer correctamente la secuencia de eventos subyacentes a las innovaciones cruciales dentro de los eucariotas, de donde surgió toda la vida compleja, requerirá mucha más investigación en regiones inexploradas del dominio eucariota existente, particularmente, los flagelados. Wideman cree que el rápido avance de las técnicas para identificary secuenciar estos organismos, como el descrito en el nuevo estudio, ofrece la esperanza de que tales preguntas algún día encuentren respuestas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Original escrito por Richard Harth. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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