Origen de la vida: cómo los microbios sentaron las bases de las células complejas
Hace solo una década, las arqueas Asgard eran completamente desconocidas. Hoy, estos enigmáticos microbios podrían ser la clave para entender el origen de la vida compleja en la Tierra.
Por Enrique Coperías
Representación artística de una arquea de Asgard, basada en datos de tomografía crioelectrónica: el cuerpo de la célula y los apéndices presentan estructuras esqueléticas filiformes, similares a las que se encuentran en las células complejas con núcleo. Gráfico: Margot Riggi, Instituto Max Planck de Bioquímica)
Hace apenas una década, nadie sabía que existían las arqueas Asgard, también conocidas como Asgardarchaeota o Asgardia. Pero en 2015, un grupo de investigadores de la Universidad de Upsala, en Suecia, que analizaba sedimentos de aguas profundas, se topó con fragmentos de genes que revelaban la presencia de una forma microbiana hasta entonces desconocida.
Con ayuda de un ordenador, ensamblaron estos fragmentos como piezas de un puzle hasta reconstruir el genoma completo. Fue entonces cuando comprendieron que habían descubierto un nuevo grupo de arqueas que parecían establecer un puente entre los procariotas —células sin núcleo— y los eucariotas —céulas con núcleo—, como dijeron en la revista Nature.
Al igual que las bacterias, las arqueas son organismos unicelulares. Sin embargo, desde el punto de vista genético, presentan diferencias importantes, especialmente en sus envolturas celulares y procesos metabólicos.
Lazos estrechos entre las arqueas Asgard y los eucariotas
Una nueva búsqueda permitió a los microbiólogos identificar, describir y clasificar estos organismos como un subgrupo separado: Archaea Asgard. El nombre, tomado del reino celestial de la mitología nórdica, alude a su descubrimiento cerca del Castillo de Loki, una fumarola negra situada en la dorsal mesoatlántica, entre Noruega y Svalbard.
En cierto modo, las arqueas Asgard parecían enviadas del cielo: resultaron ser el eslabón perdido entre arqueas y eucariotas, es decir, entre los microbios primitivos y los organismos con núcleo celular, como las plantas y los animales.
En los últimos años, los científicos han hallado pruebas cada vez más consistentes de que existen vínculos estrechos entre las arqueas Asgard y los eucariotas, y que sugieren que estos últimos podrían haber evolucionado a partir de las arqueas Asgard.
De tres actores a solo dos
De este modo, la tradicional división de la vida en tres dominios —bacterias, arqueas y eucariotas— quedó en entredicho. Algunos investigadores incluso han propuesto reclasificar a los eucariotas como un grupo dentro de las arqueas Asgard, reduciendo los dominios de la vida a solo dos: arqueas (incluidos los eucariotas) y bacterias.
En la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH de Zúrich), en Suiza, el profesor Martin Pilhofer y su equipo llevan años estudiando con fascinación a estos enigmáticos microbios.
En un artículo publicado en Nature hace dos años, los investigadores de la ETH de Zúrich describieron en detalle la estructura celular de Lokiarchaeum ossiferum, una arquea Asgard aislada por el grupo de Christa Schleper, en la Universidad de Viena, en Austria, a partir de sedimentos de un canal de agua salobre en Eslovenia.
Microtúbulos (en verde) de una célula. Funcionan como una red ferroviaria que la célula utiliza para transportar vesículas y otros orgánulos. Cortesía: The Human Protein Atlas
Microbios con tentáculos
Pilhofer y sus colegas Jingwei Xu y Florian Wollweber demostraron que Lokiarchaeum ossiferum presenta estructuras propias de los eucariotas. «Encontramos una proteína de actina en esa especie que se asemeja mucho a la proteína presente en eucariotas, y que se da en casi todas las arqueas Asgard descubiertas hasta la fecha», explica Pilhofer.
En ese estudio inicial, los investigadores combinaron diversas técnicas de microscopía y demostraron que esta proteína —llamada lokiactina— forma estructuras filamentosas, sobre todo en las numerosas protuberancias en forma de tentáculo que presentan estos microbios. «Parecen formar el esqueleto de la compleja arquitectura celular de las arqueas Asgard», añade Wollweber.
Además de filamentos de actina, los eucariotas también poseen microtúbulos, estructuras tubulares esenciales para el transporte celular y la división de cromosomas. Están formadas por proteínas llamadas tubulinas. Hasta ahora, se desconocía su origen.
El enigma de las tubulinas de las arqueas Asgard
En un estudio reciente publicado en Cell, los investigadores d la ETH de Zúrich identificaron estructuras similares en arqueas Asgard y describieron su arquitectura molecular. Descubrieron que las tubulinas de las arqueas Asgard forman microtúbulos muy parecidos, aunque más pequeños, que los de los eucariotas.
Sin embargo, solo unas pocas células de Lokiarchaeum los desarrollan, y estas tubulinas están presentes en muy pocas especies de arqueas Asgard.
Aún se desconoce por qué las tubulinas son tan escasas en Lokiarchaea, o cuál es su función. En eucariotas, los microtúbulos permiten el transporte intracelular, incluso con proteínas motoras que se desplazan sobre ellos. Hasta el momento, los investigadores de la ETH de Zúrich no han detectado esas proteínas motoras en las arqueas Asgard.
La microscopía de expansión, una novedosa técnica de microscopía óptica, muestra el citoesqueleto de las arqueas de Asgard: filamentos de actina (verde) y, en la imagen de la derecha, un microtúbulo (violeta). Cortesía: Wollweber F, et al. Cell, 2025
El citoesqueleto, un paso clave en la evolución eucariota
«Hemos demostrado, sin embargo, que los tubos formados por estas tubulinas crecen por un extremo. Por tanto, sospechamos que desempeñan funciones de transporte similares a las de los microtúbulos en eucariotas», afirma Jingwei Xu, coautor principal del estudio en Cell. Él fue quien produjo las tubulinas en un cultivo de células de insecto y analizó su estructura.
El estudio fue fruto de una estrecha colaboración entre especialistas en microbiología, bioquímica, biología celular y biología estructural. «Nunca habríamos llegado tan lejos sin este enfoque interdisciplinario», destaca Pilhofer con orgullo.
¿Fue el citoesqueleto clave en el surgimiento de la vida compleja? Aunque muchas incógnitas persisten, los investigadores están convencidos de que el citoesqueleto fue un paso fundamental en la evolución eucariota.
Redibujando el árbol de la vida, con las células eucariotas descendiendo de las arqueas de Asgard. Gráfico: Florian Wollweber / ETH Zurich
El abrazo del que surgió la célula eucariota
No hay que olvidar que el citoesqueleto es una red interna de filamentos y tubulos que da forma, soporte y organización a las células, y que además permite el movimiento de estructuras dentro de ellas y facilita funciones como la división celular y el transporte intracelular.
Este andamiaje está hecho principalmente de tres tipos de proteínas estructurales: microfilamentos (formados por actina), microtúbulos (compuestos por tubulina) y filamentos intermedios (integrados por distintas proteínas según el tipo celular, como la queratina o la vimentina).
Ese paso pudo haber ocurrido hace eones, cuando una arquea Asgard rodeó una bacteria con sus apéndices. Con el tiempo, esa bacteria se transformó en una mitocondria, el centro energético de la célula moderna. Luego surgieron el núcleo celular y otros compartimentos, dando así origen a la célula eucariota.
Pescando arqueas Asgard
«Este notable citoesqueleto estuvo probablemente en el inicio de ese proceso. Puede haber permitido a las arqueas Asgard formar apéndices con los que interactuar, atrapar y absorber una bacteria», explica Pilhofer.
Ahora, Pilhofer y su equipo quieren centrarse en estudiar la función de los filamentos de actina, la tubulina arqueal y los microtúbulos que se forman a partir de ella.
También pretenden identificar ciertas proteínas halladas en la superficie de estos microorganismos. Pilhofer espera que su grupo logre desarrollar anticuerpos específicos contra esas proteínas, lo que permitiría pescar de forma selectiva a las arqueas Asgard en cultivos mixtos de microorganismos.
«Aún nos quedan muchas preguntas por responder sobre las arqueas Asgard, especialmente en relación con los eucariotas y su extraña biología celular —afirma Pilhofer. Y concluye—: Rastrear los secretos de estos microbios es fascinante». ▪️
Información facilitada por la ETH de Zúrich
Fuente: Wollweber, Florian et al. Microtubules in Asgard archaea. Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.02.027
