Científicos han revelado los pasos por los que dos organismos muy distintos - bacterias y hormigas carpinteras - llegaron a depender entre sí para sobrevivir y conformar una sola forma de vida compleja.
El estudio, publicado en Nature, muestra que las dos especies han colaborado para alterar radicalmente el desarrollo del embrión de hormiga para permitir que suceda esta integración.
Comprender cómo se originan y evolucionan estas grandes unificaciones es un enigma importante para los biólogos. Ehab Abouheif, autor principal del artículo, cree que estos conocimientos pueden conducir a una mejor comprensión del origen de organismos complejos.
La bacteria Blochmannia y los miembros de la hiperdiversa tribu de hormigas Camponotini han forjado una relación simbiótica que se remonta a 51 millones de años en la que cada especie ya no puede sobrevivir sin la otra (denominada endosimbiosis obligada por los biólogos).
Se cree que las hormigas inicialmente ingirieron la bacteria de insectos chupadores de savia llamados hemípteros, con quienes comparten un nicho ecológico. La bacteria, que vive dentro de las células de la hormiga, ayuda a regular la distribución del tamaño de las obreras en la colonia al mejorar la capacidad de las hormigas para sintetizar la nutrición. Las hormigas, a su vez, proporcionan a las bacterias un entorno celular protegido y aseguran su supervivencia de una generación a la siguiente. Pero hasta ahora no estaba claro cómo se unieron.
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Los investigadores comenzaron a observar de cerca los genes que regulan la línea germinal, el material que contiene la información genética (como óvulos y espermatozoides en humanos) que se transmite de una generación a la siguiente, luego de observar que la bacteria rodea completamente la línea germinal.
"En lugar de que los genes de la línea germinal se ubiquen en un solo lugar del huevo como todos los demás insectos, ahora están en cuatro. Nadie ha visto nunca algo así en ningún otro insecto", dice Arjuna Rajakumar, estudiante en el laboratorio de Abouheif y primer coautor del artículo con Matteen Rafiqi, un ex postdoctorado en el laboratorio de Abouheif que ahora trabaja en la Universidad Bezmialem Vakif en Estambul.
"También nos sorprendió que los g enes hox , que configuran el diseño del cuerpo y normalmente aparecen tarde en el desarrollo del embrión, aparecieron muy temprano y se localizan en las mismas cuatro ubicaciones que los genes de la línea germinal". dice Rafiqi.
"La localización de estos genes en estas cuatro áreas diferentes crea un sistema de coordenadas en el embrión de la hormiga, donde cada uno realiza una función diferente para integrar las bacterias". dice Abouheif.
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Trabajar con más de 30 especies de hormigas estrechamente relacionadas permitió a los investigadores reconstruir los pasos de esta unificación. Descubrieron que la fusión se produjo en una serie de pasos, que iban desde los embriones donde los genes de la línea germinal estaban localizados en un solo lugar, hasta que finalmente se pudieron encontrar genes de la línea germinal y hox en los cuatro.
Sin embargo, una gran sorpresa fue que los embriones con dos ubicaciones de estos genes evolucionaron antes de la fusión entre las dos especies. Esto significa que había una capacidad preexistente para desarrollar nuevas ubicaciones dentro de los embriones de hormigas, que las bacterias luego pudieron explotar para realizar alteraciones radicales en el desarrollo del embrión e integrar las dos especies.
"Proponemos la idea audaz de que los pasos que descubrimos para la forma en que estas bacterias y hormigas se unieron para formar una relación endosimbiótica obligada nos ayudarán a comprender otras unificaciones importantes que dieron lugar a formas de vida complejas, como cuando los organismos unicelulares se unieron para formar organismos multicelulares", dijo Abouheif.
nrv