Hace apenas una década, nadie sabía que los Asgard archaea existían. En 2015, un grupo de investigadores analizó sedimentos de aguas profundas y encontró fragmentos de ADN que revelaban la presencia de un tipo de microbio desconocido hasta entonces.

Con ayuda de la bioinformática, ensamblaron estos fragmentos como piezas de un rompecabezas hasta reconstruir su genoma completo. Solo en ese momento se dieron cuenta de que habían descubierto un grupo arqueano totalmente nuevo.

Los arqueas, al igual que las bacterias, son organismos unicelulares, pero su genética y estructura celular presentan diferencias clave, especialmente en sus envolturas celulares y procesos metabólicos.

Tras más investigaciones, los microbiólogos lograron aislar estos organismos, describirlos y clasificarlos como un subgrupo de arqueas: los Asgard archaea. Su nombre hace referencia al reino celestial de la mitología nórdica y a su descubrimiento cerca de Loki’s Castle, una fumarola negra en la dorsal mesoatlántica entre Noruega y Svalbard.

Un eslabón perdido entre arqueas y eucariotas

Los Asgard archaea resultaron ser una pieza clave en la evolución celular, ya que podrían representar el vínculo entre los arqueas y los eucariotas, es decir, organismos con células que contienen núcleo, como plantas y animales.

Hasta hace poco, la biología clasificaba a los seres vivos en tres grandes dominios: bacterias, arqueas y eucariotas. Sin embargo, el parentesco entre los Asgard archaea y los eucariotas ha llevado a algunos científicos a proponer un nuevo esquema en el que los eucariotas serían un grupo dentro de los Asgard archaea. De ser así, la vida se reduciría a solo dos dominios: bacterias y arqueas (incluyendo a los eucariotas).

El citoesqueleto ancestral que lo cambió todo

En la ETH de Zúrich, el equipo del profesor Martin Pilhofer lleva años estudiando a estos enigmáticos microbios. En un artículo publicado en Nature hace dos años, los investigadores describieron la estructura celular de Lokiarchaeum ossiferum, un Asgard archaea aislado de los sedimentos de un canal de agua salobre en Eslovenia.

En ese estudio, demostraron que Lokiarchaeum ossiferum posee filamentos de actina, una proteína estructural básica en las células eucariotas. “Encontramos una proteína, a la que llamamos Lokiactina, que forma estructuras filamentosas en las numerosas extensiones tentaculares del microbio”, explica Pilhofer. “Parece actuar como el esqueleto celular de los Asgard archaea”.

En las células eucariotas, además de filamentos de actina, hay microtúbulos: estructuras tubulares clave en el transporte intracelular y en la división celular. Su origen era un misterio hasta ahora.

En un nuevo estudio publicado en Cell, los investigadores encontraron estructuras similares en los Asgard archaea. Descubrieron que sus tubulinas forman microtúbulos parecidos a los de los eucariotas, aunque más pequeños.

¿Un paso crucial hacia la complejidad celular?

Curiosamente, solo algunas células de Lokiarchaeum producen microtúbulos, y estos parecen ser raros entre los Asgard archaea. Los científicos aún no saben por qué aparecen en tan pocas especies o cuál es su función. Sin embargo, observaron que los microtúbulos crecen por un extremo, lo que sugiere que podrían participar en el transporte intracelular, como ocurre en los eucariotas.

Estos descubrimientos refuerzan la hipótesis de que el citoesqueleto fue un paso clave en la evolución de los eucariotas. Se cree que, hace millones de años, un Asgard archaea pudo haber atrapado una bacteria con sus extensiones celulares. Con el tiempo, esa bacteria se convirtió en la mitocondria, la central energética de las células modernas. Luego, aparecieron el núcleo y otros orgánulos, dando origen a los primeros eucariotas.

“Este citoesqueleto primitivo podría haber permitido a los Asgard archaea extender sus apéndices para interactuar con una bacteria y, eventualmente, fagocitarla”, explica Pilhofer.

En busca de más respuestas

El equipo de Pilhofer planea investigar a fondo las funciones de los filamentos de actina y los microtúbulos en los Asgard archaea. Además, esperan identificar las proteínas presentes en la superficie de estos microbios y desarrollar anticuerpos específicos para ellas. Esto les permitiría “pescar” Asgard archaea en muestras mixtas de microorganismos.

“Aún tenemos muchas preguntas sin respuesta sobre los Asgard archaea, especialmente en lo que respecta a su relación con los eucariotas y su biología celular,” concluye Pilhofer. “Seguir desentrañando los secretos de estos microbios es realmente apasionante”.

REFERENCIA

Microtubules in Asgard archaea