Las mitocondrias, ¿predadores domesticados?

La célula eucariótica (con núcleo) es la estructura fundamental de los animales, las plantas, los hongos y una gran diversidad de microorganismos. El origen de este tipo de células complejas supuso una transición principal durante la historia de la vida en la Tierra. Las mitocondrias son las centrales energéticas de estas células y tienen antepasados que fueron bacterias de vida libre, antes de que establecieran una simbiosis con los ancestros de las células eucarióticas. La vida conjunta durante millones de años selló la asociación entre las mitocondrias y sus huéspedes transformándolos en partes inseparables de la misma célula.

Una nueva investigación dirigida por Claudio Bandi, profesor de parasitología de la Universidad de Milán, con la colaboración de las universidades de València, Pavía, Sydney y Milano Bicocca, mejora la reconstrucción de cómo sería el antepasado bacteriano de la mitocondria y sugiere pistas de cómo serían los pasos iniciales de la asociación simbiótica que originó la célula eucariótica.

Esta investigación, publicada en el número de diciembre de la revista Molecular Biology and Evolution, comenzó con la secuenciación del genoma de Midichloria mitochondrii. Midichloria es una bacteria que vive en simbiosis con la garrapata Ixodes ricinus, un parásito de importancia médica porque es vector de transmisión de diversas enfermedades infecciosas. Midichloria es destacable en el sentido de que es la única bacteria conocida que vive y se reproduce dentro de la mitocondria de la célula huésped. Además, Midichloria es un pariente evolutivo próximo a la mitocondria, cosa que significa que no solo es un simbionte de la mitocondria sino que es un “familiar próximo” suyo.

Durante el estudia comparado del genoma completo de Midichloria con otros de bacterias similares, los investigadores advirtieron dos características diferenciales notables: la presencia de los genes necesarios para la construcción de un flagelo, una especie de cola microscópica que permite moverse a la bacteria, y de los genes para un aparato respiratorio capaz de funcionar a concentraciones de oxígeno muy bajas. La reconstrucción de la historia evolutiva de estos genes mostró que ambas características estaban presentes en el antepasado de la mitocondria.

Les conclusiones de esta investigación permiten proponer un nuevo retrato robot del antepasado de vida libre de la mitocondria: fue una bacteria dotada de flagelo que podía vivir en ambientes con poco oxígeno. Esta imagen clarifica algunos aspectos controvertidos del origen de las células eucarióticas. La presencia de un flagelo nos permite de proponer un mecanismo de entrada a la célula para el antepasado mitocondrial, de manera análoga a como lo hacen muchos parásitos bacterianos actuales en los que el flagelo tiene una función activa, de propulsión durante la invasión celular.

La capacidad de vivir en ambientes con poco oxígeno plantea la cuestión del ambiente en el que convivirían los antepasados de la célula eucariótica. Si como se ha creído hasta ahora, el antepasado de la mitocondria vivía en ambientes ricos en oxígeno y este gas era tóxico para el huésped, ¿cómo se habrían llegado a encontrar? Si como propone este estudio, el antepasado mitocondrial sobrevivía en ambientes con muy poco oxígeno, podría coincidir en sitios tolerables por los huéspedes primitivos, predecesores de las células eucarióticas actuales.

Los investigadores valencianos que han participado en el estudio son Giuseppe D’Auria, Juli Peretó, Andrés Moya y Amparo Latorre, miembros de la Unitat Mixta Institut Cavanilles de Biodiversitat i Biologia Evolutiva (Universitat de València)-Centre Superior d’Investigació en Salut Pública (CSISP, Generalitat Valenciana).