Las bacterias en los hongos proporcionan evidencia de los orígenes de la vida compleja
Las bacterias en los hongos proporcionan evidencia de los orígenes de la vida compleja
Los científicos que usan una pequeña aguja hueca y una bomba de bicicleta han logrado plantar bacterias en una célula más grande. Esto crea una relación que se asemeja a aquellos que han iniciado la evolución de la vida compleja.
Esta actuación, que se publicó en la revista Nature el 2 de octubre, 1 Podrían ayudar a los investigadores que comprenden más de un miles de millones de miles de años a la emergencia de orgánulos especializados como las mitocondrias y los charrios y los charrias.
Relaciones endosimbiónicas en las que una pareja microbacteriana vive armoniosamente en las células de otro organismo se puede encontrar en numerosas formas de vida, incluidos insectos y hongos. Los científicos creen que las mitocondrias, los orgánulos responsables de la producción de energía en las células, se crearon como una bacteria encontrada refugio en un antepasado de las células eucariotas. Los cloroplastos se crearon cuando el antepasado de las plantas registró un microorganismo fotointico.
La determinación de los factores que han formado y mantenido estas conexiones es difícil porque hace mucho tiempo. Para evitar este problema, un equipo bajo la dirección de la microbióloga Julia Vorholt ha desarrollado relaciones endosimbióticas en el laboratorio en los últimos años en el Instituto Federal de Tecnología de Zúrich (ETH Zurich). Su enfoque utiliza una aguja ancha nanómetro de 500-1000 para perforar células huésped y luego insertar células bacterianas individualmente.
Los primeros intentos a menudo fallaron; Una razón para esto fue que la simbión potencial se compartió demasiado rápido y mató a su propietario 2 . El equipo fue más exitoso que una simbiosis natural entre algunas tribus de la planta fúngica, el patógeno Rhizopus microsporus y la bacteria que Rhizoxinica de Micetohabitan se recuperó que produce una toxina que protege el hongo de los anteriores
La introducción de células bacterianas en los hongos, sin embargo, fue un desafío porque tienen paredes celulares gruesas que mantienen una alta presión interna. Después de perforar la pared con la aguja, los investigadores usaron una bomba de bicicleta, luego un compresor, para mantener suficiente presión para introducir la bacteria.
Después del shock inicial de la "operación", los hongos continuaron sus ciclos de vida y produjeron esporas, algunas de las cuales contenían bacterias. Cuando se brotaron estas esporas, las bacterias también estaban disponibles en las células de la próxima generación de hongos. Esto demostró que la nueva endosimbiosis era transferible a la descendencia, un hallazgo crucial.
Sin embargo, las esporas bacterianas fueron bajas. En una población mixta de esporas (algunas con bacterias y otras sin), las bacterias que contienen desaparecieron después de dos generaciones. Para mejorar las relaciones, los investigadores utilizaron un clasificador de células fluorescentes para seleccionar esporas que contenían bacterias, que habían sido marcadas con una proteína brillante, y solo propagaban estas esporas en futuras rondas reproductivas. Después de diez generaciones, las esporas que contienen bacterias brotaron casi tan eficientemente como las que no tienen bacterias.
La base de esta adaptación no está clara. La secuenciación de Genom identificó algunas mutaciones asociadas con el mejor éxito de la germinación en el hongo, una tribu de R. microsporus, que no se sabe que use endosimbiones, y no encontró cambios en las bacterias.
La línea que se germinó más eficientemente parecía limitar el número de bacterias en cada esporas, dice Gabriel Giger, co -autor del estudio y microbiólogo de ETH Zurich. "Hay oportunidades para que estos dos socios vivan mejor y más fáciles. Esto es algo que es muy importante para nosotros".
Los investigadores no saben mucho sobre el sistema inmunitario de hongos. Pero Thomas Richards, biólogo evolutivo de la Universidad de Oxford, Reino Unido, se pregunta si un sistema inmunitario fúngico evita la simbiosis, y si las mutaciones en este sistema podrían facilitar las relaciones. "Soy un gran admirador de este trabajo", agrega.
Eva Nowack, microbiólogo de la Universidad Heinrich Heine Düsseldorf, Alemania, se sorprendió de la rapidez con que parecían crearse los ajustes simbióticos. En el futuro le gustaría ver qué sucederá después de períodos aún más largos; Por ejemplo, después de más de 1,000 generaciones.
El desarrollo de tales simbiosis podría conducir a la creación de nuevos organismos con propiedades útiles, como la capacidad de consumir dióxido de carbono o nitrógeno atmosférico, dice Vorholt. "Esta es la idea: crear nuevas propiedades que un organismo no tiene y que de otro modo sería difícil de implementar".
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giger, G. H. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-08010-x (2024).
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Gäbelein, C. G., Reiter, M. A., Ernst, C., Giger, G. H. y Vorholt, J. A. ACS Synth. Biol. 11, 3388–3396 (2022).