Microorganismo recién descubierto podría estar evolucionando hacia un virus

El microorganismo recién descubierto, conocido provisionalmente como Sukunaarchaeum, no es un virus. Pero, hasta donde los científicos pueden decir de su genoma, la única evidencia de su existencia hasta ahora, es un parásito que no proporciona nada a la criatura unicelular que llama hogar. La mayoría de los 189 genes codificadores de proteínas de Sukunaarchaeum se centran en replicar su propio genoma; debe robar todo lo demás que necesita de su anfitrión Citharistes regius, un dinoflagelado que vive en las aguas oceánicas de todo el mundo. Añadiendo al misterio del microbio, algunas de sus secuencias lo identifican como archaeon, un linaje de organismos celulares simples más estrechamente relacionados con organismos complejos como nosotros que con bacterias como Escherichia coli.

Oculto en el interior de este dinoflagelado ( Citharistes regius ) se encuentra un diminuto microbio tan dependiente de su huésped que, según los científicos, es el organismo celular más parecido a un virus conocido.

El descubrimiento del extraño modo de vida del Sukunaarchaeum, similar al de los virus, publicado el mes pasado en una preimpresión de bioRxiv, «pone en entredicho los límites entre la vida celular y los virus», afirma Kate Adamala, bióloga sintética de la Universidad de Minnesota Twin Cities, quien no participó en el estudio. «Este organismo podría ser un fascinante fósil viviente, un punto de referencia evolutivo que logró perdurar».

Sukunaarchaeum fue encontrado por casualidad. Investigadores de la Universidad de Tsukuba intentaban secuenciar todo el ADN dentro de las células de C. regius porque ya se sabía que el dinoflagelado albergaba cianobacterias simbióticas . Sin embargo, junto con el ADN esperado de dinoflagelado y cianobacteria, y genomas de lo que podrían ser parásitos bacterianos, detectaron un extraño círculo de ADN de solo 238,000 pares de bases de longitud, solo el 5% de la longitud del genoma de E. coli . "Inicialmente, sospechamos que este diminuto genoma circular podría ser algún tipo de artefacto", dice Takuro Nakayama, un microbiólogo evolutivo en Tsukuba.

Pero cuando Nakayama y sus colegas emplearon varios métodos para secuenciar y ensamblar el genoma, se toparon repetidamente con este bucle de ADN. El equipo se vio obligado a concluir que otra entidad, aparentemente una arqueona, vivía dentro de C. regius . Con una aparente incapacidad para vivir fuera de su huésped y con un genoma de menos de la mitad del tamaño del genoma de la arqueona más pequeña hasta ahora, Sukunaarchaeum (un nombre aún no oficial inspirado en Sukuna-biko-na, una deidad de pequeña estatura de la mitología japonesa) es diferente a cualquier otra arqueona conocida. No se atribuye el genoma microbiano más pequeño, un honor que corresponde a una bacteria que vive en insectos que se alimentan de savia, cuyo genoma tiene solo 160.000 pares de bases . Sin embargo, esta bacteria, que ostenta el récord, contiene genes que codifican para la producción de moléculas útiles para sus huéspedes insectos.

En cambio, Nakayama afirma que Sukunaarchaeum carece de prácticamente todas las vías metabólicas reconocibles. Esto significa que probablemente no pueda producir moléculas esenciales —como los aminoácidos que componen las proteínas o los nucleótidos que componen el ADN— por sí solo, lo que sugiere que el microbio tiene una relación parasitaria o de explotación unilateral con su huésped dinoflagelado. Añade que, al igual que los virus, Sukunaarchaeum depende casi por completo de la maquinaria celular de C. regius .

Sin embargo, el Sukunaarchaeum se distingue de los virus en un aspecto notable: puede replicar su propio material genético. Normalmente, los virus deben secuestrar a sus huéspedes para multiplicarse. Pero casi todos los genes identificados del Sukunaarchaeum participan en la replicación, transcripción y traducción del ADN. Aun así, Nakayama afirma que el intenso enfoque del microbio en la autopropagación, incluso a expensas de casi todas sus capacidades metabólicas, se asemeja a las estrategias virales.

La bióloga Elizabeth Waters, de la Universidad Estatal de San Diego, quien formó parte del equipo que en 2003 publicó el genoma del primer parásito arqueológico , que roba de otra arquea con la que crece, no está del todo convencida de que Sukunaarchaeum sea un virus en desarrollo. "Es un salto considerable", dice, aunque "de ser cierto, sería asombroso". En cualquier caso, afirma que el microbio es "fascinante" y cree que Sukunaarchaeum permitirá realizar pruebas fundamentales y emocionantes sobre la evolución de los genomas.

Adamala añade que si Sukunaarchaeum realmente representa un microbio en proceso de convertirse en virus, podría enseñar a los científicos cómo evolucionaron los virus en primer lugar. «La mayoría de las grandes transiciones de la evolución no dejaron registro fósil, lo que dificulta mucho determinar cuáles fueron los pasos exactos», afirma. «Podemos explorar la bioquímica existente para intentar reconstruir las formas ancestrales, o a veces recibimos un regalo de la naturaleza, en forma de un intermediario evolutivo superviviente».

Lo que ya está claro: Sukunaarchaeum no está solo. Cuando Nakayama y sus colegas analizaron secuencias de ADN disponibles públicamente, extraídas de agua de mar de todo el mundo, encontraron muchas secuencias similares a las de Sukunaarchaeum. «Fue entonces cuando nos dimos cuenta de que no solo habíamos encontrado un único organismo extraño, sino que habíamos descubierto el primer genoma completo de un extenso linaje arqueológico previamente desconocido», afirma Nakayama.

El equipo ahora intenta obtener una imagen de Sukunaarchaeum: una hazaña complicada, dado que probablemente mide mucho menos de una micra de ancho. El parásito arqueológico que Waters estudió, cuyo genoma es más del doble del tamaño del de Sukunaarchaeum, mide tan solo 400 nanómetros de ancho . Los investigadores también intentan determinar cómo se relaciona este grupo con otras arqueas (si existen parientes cercanos de vida libre, por ejemplo) y determinar qué hacen exactamente las proteínas del microbio, incluyendo varias proteínas enormes asociadas a la membrana que podrían estar relacionadas con su interacción con su huésped. Para Adamala, el hallazgo es un recordatorio de cuánto queda por descubrir. «Este trabajo pone de relieve lo increíble, hermosa y aún poco comprendida que es la biología», afirma.

Tomado de: BioRxiv

 Fuente: Science