UN POSSIBLE AVANTPASSAT DE LES CÈL·LULES EUCARIOTES AÏLLAT EN CULTIU

Citoesquelet eucariota: microfilaments en vermell, microtúbuls en verd i nucli en blau.

Aquest mes de gener, un grup de científics japonesos, liderats pel Dr. H. Imachi, de la Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, han publicat a Nature un article trencador pel que fa a la possible comprensió del complex procés evolutiu de l’origen de cèl·lules eucariotes, en el fet conegut com eucariogènesi.

Avui dia, la teoria més acceptada, encara que n’hi ha d’altres, és que el nomenat avantpassat comú eucariota s’hauria originat per la fusió biològica, per endosimbiosi, de dos organismes procariotes. Ja al primer terç de segle XX alguns autors havien proposat la idea de simbiosi entre bacteris per explicar l’origen de les cèl·lules eucariotes, però no va ser fins a finals de la dècada de 1960 que la Dra. Lynn Margulis va formalitzar i divulgar la idea. Posteriorment la seva idea ha estat corregida i millorada, però l’endosimbiosis segueix com la més acceptada de les hipòtesis.

Estudis de genòmica i proteòmica de eucariotes primitius i de procariotes candidats a fer la fusió endosimbiòntica han permès hipotetitzar que l’avant-passat comú dels eucariotes s’hauria originar per la fusió d’un arqueu i un eubacteri, ara fa uns 2000 milions d’anys, coincidint amb l’aparició a la terra de petites quantitats d’oxigen, produït pel metabolisme d’alguns bacteris.

Posteriors estudis de metagenòmica1 de poblacions bacterianes d’ambients anaeròbics, han permès hipotetitzar que la fusió dels dos procariotes es va donar als sediments fangosos que es formen al voltant de les fumaroles hidrotermals que apareixen a mars profunds. L’estudi d’aquest fangs per metagenòmica varen permetre descriure els genomes d’arqueus que podrien correspondre a l’arqueu ancestral. Aquests arqueus, tots batejats amb noms de deus de la mitologia escandinava (Thor-, Odin- i Heimdallarchaeota) estan agrupats sota el nom de Asgard (també nom d’un espai de la mitologia escandinava).

En un treball de molts anys i d’una dificultat tècnica enorme, herculi en podríem dir, el grup del Dr. Imachi, ha aconseguit cultivar un arquea que l’estudi del seu genoma l’ubica al grup Asgard. Per aquest bacteri han proposat el nom de Prometheorchaeum (en aquest cas de la mitologia grega). El disposar d’aquest bacteri en cultiu ha permès estudiar-ne la morfologia i alguns aspectes de la fisiologia. El descriuen, com un microorganisme anaeròbic, de creixement super-lent i que degrada aminoàcids de forma sintròfica2 . Però, el més sorprenent és la morfologia. Es tracta d’un coc d’uns 550 nm de diàmetre, fins aquí rés de nou, però que emet a la seva superfície unes protuberàncies molt llargues i ramificades.

Els autors han proposat que aquestes protuberàncies serien capaces de enredar i tragar eubacteris, que el que possiblement farien seria eliminar l’oxigen que és tòxic per l’arqueu, i que acabaria donant lloc als mitocondris. Bé, això no és més que una hipòtesis, però no hi ha dubte que l’aportació del grup japonès permetrà avançar molt més ràpidament en la comprensió de la eucariogènesis, i per tant de l’evolució en general

Enllaç a l’article:
Imachi, H., Nobu, M.K., Nakahara, N. et al. Isolation of an archaeon at the prokaryote–eukaryote interface. Nature 577, 519–525 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1916-6

 

Joan Jofre

Catedràtic emèrit de la Universitat de Barcelona
President de la Reial Acadèmia de Ciencies i Arts de Barcelona (RACAB)

 

1 Ciència que estudia els gens extrets directament de mostres de comunitats microbianes complexes.

2 Relació entre dos o més espècies microbianes en què degraden una substància, que no poden degradar per separat, per obtenir l’energia necessària pel seu metabolisme

 

Powered by Joomla! ©