Hace unos 1.200 millones de años, una bacteria verde azulada fue engullida por una célula más compleja, transformando nuestro planeta y permitiendo que emergiera y continuara evolucionando una enorme diversidad de vida vegetal.
por la Institución Carnegie para la Ciencia
La cianobacteria engullida, a veces llamada alga azul-verde , debido a sus pigmentos característicos, era capaz de realizar un proceso llamado fotosíntesis, mediante el cual la energía del sol se puede convertir en energía química. Al principio, su relación con la célula más compleja era simbiótica. Suministraba el alimento y la otra celda brindaba protección. Con el tiempo, sin embargo, gran parte del material genético de la bacteria fotosintética fue transferido, poco a poco, a la célula «huésped» más compleja, hasta que fue incapaz de sobrevivir por sí misma.
«Esta es la historia del origen de la generación del orgánulo celular responsable de la actividad fotosintética, llamado cloroplasto», explicó Victoria Calatrava de Carnegie. «Un proceso similar resultó en la evolución de las mitocondrias, la llamada central eléctrica de la célula, donde se genera energía al descomponer los carbohidratos y los azúcares».
Aunque se acepta ampliamente que ocurrió, todavía hay mucho que los científicos no entienden sobre el proceso por el cual se transfirieron los genes, convirtiendo un simbionte en un orgánulo.
Calatrava, junto con Arthur Grossman y Devaki Bhaya de Carnegie, y en colaboración con el laboratorio de Debashish Bhattacharya en la Universidad de Rutgers, investigaron este proceso mediante el estudio de un organismo llamado Paulinella. Esta ameba alberga un orgánulo en evolución llamado cromatóforo, que se derivó de un engullimiento mucho más reciente de una cianobacteria que ocurrió hace solo unos 100 millones de años.
«Toda la forma de comer de Paulinella cambió como resultado de este evento y ahora su nutrición es suministrada por azúcares fotosintéticos producidos en el cromatóforo», explicó Grossman. «Como resultado, este orgánulo en construcción es un gran análogo para comprender cómo una pequeña cianobacteria puede evolucionar hasta convertirse en un cloroplasto, un evento que cambia las reglas del juego para nuestro planeta».
Los investigadores demostraron que la domesticación de la cianobacteria que está en proceso de evolucionar hacia el cromatóforo, y que sirve para fines de investigación como sustituto de la evolución de una antigua cianobacteria hacia el cloroplasto, fue facilitada por lo que los científicos llaman «copiar y pegar». mecanismo llamado retrotransposición, que usaba ARN para hacer copias de los genes del simbionte dentro del ADN de la ameba e insertarlo en diferentes posiciones en su genoma.
Los investigadores encontraron que la inserción en múltiples sitios resultante del proceso de retrotransposición benefició a la ameba huésped al permitirle tomar el control de los genes de cianobacterias y aumentar su capacidad para regular su respuesta al estrés del exceso de luz, cuando la célula sería altamente susceptible. dañar.
“La ameba es una célula compleja dentro del reino eucariota del árbol de la vida, y la bacteria simbiótica es una célula más primitiva dentro del reino procariota del árbol de la vida; comprender cómo los genes de esta última permanecieron funcionales después de ser transferidos entre estos dos reinos de la vida sigue siendo una pregunta abierta», señaló Bhaya.
Debido a que es un mecanismo antiguo que está altamente conservado entre organismos, es razonable creer que la retrotransposición fue fundamental para la evolución del cloroplasto y, por extensión, sustentaría la existencia de toda la vida vegetal en la Tierra.
