NeoFronteras

Sobre el molusco fotosintético

Área: Biología,Genética — jueves, 27 de noviembre de 2008

Una babosa marina vive de la fotosíntesis gracias a los cloroplastos robados a las algas que comió en su infancia. Ahora descubren que además también roba sus genes.

Foto
Elysia chlorotica. Foto: PNAS.

Nosotros, animales racionales, que últimamente estamos cambiando el clima de la Tierra y provocando una extinción masiva creemos que una de las posibles soluciones sería el uso de la energía solar. Las plantas llevan haciéndolo millones de años y nosotros hemos empezado a producir energía con nuestras células fotovoltaicas hechas de semiconductores. Pero hace mucho tiempo un molusco ya ideó una forma de energía solar definitiva: comer plantas para terminar siendo el mismo un ser fotosintético. Este animal es capaz de robar los cloroplastos de las plantas que come y utilizarlos en su cuerpo para producir energía a partir de la luz del sol y vivir en exclusiva de ella. Ahora unos científicos explican parcialmente cómo se las ha ingeniado para hacerlo.
La fotosíntesis genera azúcares y oxígeno a partir del agua, dióxido de carbono y luz solar. En las plantas esta función es realizada en los cloroplastos. Se cree que en el pasado remoto los antepasados de las plantas (que son eucariotas) asimilaron en su interior bacterias fotosintéticas que luego fueron perdiendo su identidad, perdiendo ADN y reduciéndose a la mínima expresión hasta transformarse en los cloroplastos actuales.
Los corales, que son animales, tienen una relación simbiótica con ciertas algas que crecen en su interior. Las algas les proporcionan alimento y ellas adquieren cierta protección y un entorno agradable, aunque saber quién da más en una simbiosis es siempre discutible. Pero el molusco Elysia chlorotica, en concreto un nudibránquio de color verde y 4,5 cm de longitud que vive en la costa atlántica de EEUU, ha prescindido de un trato justo. Esta babosa marina come pequeñas algas y separa los cloroplastos, que son los orgánulos responsables de la fotosíntesis, del resto. Los cloroplastos los incorpora en sus tejidos para recolectar energía solar mediante la fotosíntesis durante el resto de su vida como si fuera una planta y el resto es digerido. Esta habilidad es al parece algo único y ha fascinado a los científicos desde que Mary Rumpho-Kennedy de University of Maine empezara a estudiarla en 1987.
Ahora esta misma investigadora ha averiguado cómo E. chlorotica consigue realizar este truco: robando también genes extras. Este trabajo permitirá además saber más sobre la evolución de la fotosíntesis, las relaciones simbióticas, la transferencia de genes o la supresión del sistema inmunitario.
Normalmente cuando nosotros comemos una ensalada digerimos, gracias a nuestras enzimas, los cloroplastos, núcleos celulares y demás constituyentes de las células de la lechuga. Son divididos hasta sus constituyente moleculares elementales que luego utilizaremos en nuestro beneficio. Esta babosa no lo hace así y se las apaña para separar lo que necesita para la fotosíntesis del resto.
Este nudibránquipo fotosintético sólo necesita comer en la etapa temprana de su ciclo vital, que dura dos semanas. En esa etapa E. chlorotica se dedica a ingerir algas y a retener los cloroplastos intactos en las células cercanas a su aparato digestivo. Una vez tiene suficientes, la babosa no necesita comer nunca más. En lugar de eso sobrevive durante meses, hasta completar el año de vida, del aire disuelto en el agua y de la luz del sol como si de una planta se tratara.
Pero esto no es fácil de explicar, los cloroplastos sólo contienen suficiente ADN para codificar el 10% de las proteínas que necesitan para funcionar correctamente. Por sí solos duraría muy poco tiempo. Normalmente esos genes que necesitan los cloroplastos están en ADN del núcleo del alga.
Esta investigadora y sus colaboradores secuenciaron los genes de los cloroplastos de Vaucheria litorea, el alga favorita del que se alimenta nuestra babosa. Comprobaron que sus genes eran insuficientes para realizar la fotosíntesis durante largo tiempo. Analizaron el ADN de la babosa y comprobaron que en él había genes del núcleo celular del alga. Esto era una indicación de que la babosa también “robaba” genes al alga.
Por tanto E. chlorotica se las ha ingeniado también para romper los núcleos celulares del alga y liberar su ADN. Este ADN extraño es entonces extraído del aparato digestivo del molusco y transferido a los núcleos de sus célula por un mecanismo todavía sin conocer. Se especula que se podría ayudar de algún tipo de virus para la tarea. En todo caso este ADN portaría los genes para sintetizar las proteínas que justamente necesitarían los cloroplastos para continuar funcionando. El ADN original de este molusco no portaría estos genes necesarios para la fotosíntesis.
La manera típica de transferir información genética es la transferencia vertical de genes. En ella heredamos los genes de nuestros padres, y éstos de los suyos y así sucesivamente. Los genes pasan de una generación a la siguiente dentro de una misma especie.
Recientemente se ha ido descubriendo que también existe la transferencia horizontal de genes. El caso típico de transferencia horizontal se da entre las bacterias, pero los casos de transferencia entre eucariotas son mucho más raros. A veces esta transferencia se da incluso entre individuos de especies distintas, algo de lo que hemos ya dado cuenta en NeoFronteras. Pero el caso de la babosa es mucho más extraño y único porque la transferencia horizontal de genes se da entre seres de distinto reino.
En otro análisis estos investigadores descubrieron que los genes del alga también estaban presentes en las células sexuales de la babosa y que por tanto pueden pasar a la siguiente generación.
Todavía queda mucho por averiguar. No se sabe por qué el sistema inmunitario de la babosa no ataca los cloroplastos y el ADN foráneo. Entender esto quizás podría dar lugar a nuevos fármacos inmunodepresores para casos de trasplantes de órganos en humanos. Saber cómo los cloroplastos evitan su destrucción y pasar desapercibidos al sistema inmunitario sería la clave.
Tampoco se sabe cómo la babosa consigue no digerir justo lo que necesita para la fotosíntesis, cómo adquiere el ADN foráneo, cuánto de él y cómo se las apañe para que funcione.
E. chlorotica ha llevado al extremo el dicho que dice que somos lo que comemos.

Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original (resumen).
Vídeo en Youtube.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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13 Comentarios

  1. tomás:

    La noticia es muy curiosa y asombra cómo la vida investiga todas las estrategias posibles para medrar. La vía elegida por la babosa clorofílica es realmente envidiable. A ver si hay suerte y aprendemos de ella: una verde cabellera podría servir para gastar menos en el supermercado, ahora que aprieta la crisis. Pero ¿qué sería de los calvos?
    Bueno, un saludo y perdón por la broma.

  2. lluís:

    Alguna vez comenté en broma que saldríamos ganando si fuéramos fotosintéticos y partenogenéticos (aunque esto último quizás resultaría menos divertido). Lo que no podía ni siquiera llegar a imaginar es que hubiera por ahí animalitos fotosintéticos (El molusco de referencia, del que habla Einstein-utilizó un molusco como “marco de referencia” en un librito que escribió para “vulgarizar” sus teorías de la RE y la RG-). No cabe duda la vida es sorprendente y a cada nueva investigación sobre ella te llevas una buena sorpresa.

  3. NeoFronteras:

    Esta posibilidad sólo es posible en un animal como esta babosa marina de gran superficie corporal en relación a su volumen y cuyos requerimientos energéticos son escasos. Un animal de sangre caliente que viviera directamente de la luz (indirectamente las vacas y muchos otros lo hacen) no se podría ni mover.

  4. JOrge:

    Fascinante…
    Lamentablemente no tenemos suficiente superficie corporal para alimentarnos de los hipotéticos cloroplastos implantados en nuestra piel. En una novela de ciencia ficción que leí hace años los “Simb”, humanos fotosintéticos, vivían en el espacio y extendían un enorme parasol girando lentamente para alcanzar la superficie necesaria.
    Lo interesante es la capacidad de asimilar macro moléculas a través del aparato digestivo sin alterarlas (los niños recién nacidos pueden hacerlo en forma limitada) e incluirlas al genoma (esto si es asombroso). Tal vez podamos desarrollar terapias génicas mas eficientes estudiando a esta babosa.

  5. ___Emilio:

    Dios nos libre de adquirir genes de otras especies… porque si tienes la “suerte” de robar genes que hayan sido modificados geneticamente en la planta (para que sea morada, para que se pueda darle herbicida a manta o para lo que sea)… y esos genes no se han estudiado ni siquiera lo suficiente en la planta…
    Imagínate lo que pasaría con tu cuerpo: una mañana te levantas y eres morado o bien resistes el humo de los coches o bien la palmas si te cae una cagada de paloma por una reacción alérgica.
    La modificación genética es una ruleta rusa, señores. A la babosa (especie única que le ha sido útil… ¿cuántas se habrán quedado en el camino por asimilar genes incorrectos?) le fue bien. Dejémosla estar.

    Saludos.

  6. Javier:

    ___Emilio, tú no tienes ni idea de las cosas que se pueden hacer agregando genes a las células ni la frecuencia con la que se hace ¿verdad?
    Para dar una idea de lo avanzado que está esto se están investigando tratamientos contra la diabetes, alzheimer y el cáncer que consisten en esto. Introducir genes en las células que antes no estaban, estaban dañados o no se expresaban.
    Lo que se hace (al menos la forma que conozco “bien”) es construir un plásmido, pequeña molécula circular de ADN común en bacterias, que tenga además de los genes de las proteínas de interés un origen de replicación para poder producir más plásmidos fácilmente y una señal de empaquetamiento para que sea introducido dentro de la cápside de un virus determinado. Se introduce dentro de una célula que luego se la infecta con un virus, al tener la señal de empaquetamiento de ese virus buena parte de las capsides que el virus haga para reproducirse van a contener plásmidos (que de paso se hicieron nuevas copias en esta parte) en vez del genoma viral. A esto se le llama Vector amplicón.
    Las células que infecten los vectores amplicón van a expresar las proteínas que codifiquen los genes que hallamos puesto. Por ejemplo el tratamiento de la diabetes que mencioné consiste en hacer que las células del hígado sean las que produzcan la insulina o en el caso del cáncer introducir un gen suicida. Aún hay muchos inconvenientes: Si usas un virus de la gripe para transportar el plásmido el sistema inmunitario lo va a reconocer como un virus de la gripe y lo va a combatir. Hacer se infecten solo las células deseadas y que estas no degraden el plásmido o se suiciden al ser infectadas, son defensas comunes del organismo ante los virus. Otro problema es la regulación de los genes introducidos, no hay problema si el objetivo es matar a la célula pero si se va a compensar un gen dañado en algo más complejo que no admita tener proteínas de sobra ya no se puede usar. Por esto es interesante estudiar a esta babosa y como es que logró introducir esos genes en su genoma (además de por ser fotosintética claro xD).

  7. tomás:

    Estimado JOrge: Como Neo, creo imposible algo más que una despreciable utilidad de una fotosíntesis en los reptiles herbívoros que, al no practicar la caza, no precisan gran potencia. Pienso que buena parte de su energía la obtienen de su exposición al calor del sol e imagino que estos serían los candidatos idóneos y seguramente únicos para una evolución de animales “superiores” hacia la fotosíntesis.
    Tu segundo párrafo es sorprendente y agradecería te extendieses sobre el fenómeno que describes y, si tienes opinión sobre ello, expongas cual puede ser su origen -¿quizá el resto de alguna capacidad celular perdida o lo contrario?- y qué misión puede tener tal aptitud o dónde puede encontrarse literatura sobre tan extraño fenómeno del que no tenía la menor noticia.
    Gracias por tu aportación y un saludo cordial.

  8. tomás:

    Estimado Emilio: Estoy de acuerdo contigo, pero me has dado pie a una cuestión que dirijo a quien sepa contestar: parece ser que el verde no es el color que absorbe mejor la energía de la radiación solar; entonces ¿por qué es el más común?
    Un afectuoso saludo.

  9. NeoFronteras:

    Las plantas son verdes porque viven en un planeta específico que gira alrededor de una estrella específica. Se explica aquí:

    http://neofronteras.com/?p=853

    Se ha llegado a especular sobre plantas negras y de otros colores en otros planetas.

  10. ___Emilio:

    Estimado Javier,

    Es verdad, no tengo ni idea. Lamento haber contaminado la lista con mi incultura. No sabía que eras un experto reconocido en la materia.
    De todos modos, como no has entrado en el fondo de la cuestión (el graciasadiosismo de no incluir genes exógenos mediante la alimentación –que se sepa-), te agradecería que nos dijeses si existen casos de incorporación a nuestro genoma mediante la alimentación, tal y como pedía en mi comentario.

    Saludos y suerte.

    Emilio.

  11. Javier:

    Pues no, no soy ningún experto en nada, lo de los vectores amplicón lo sé por un trabajo de final de semestre de primer año de ciencias biológicas. Por eso puse ‘la forma que conozco “bien”‘.
    Pero si sé una cosa, en el artículo dice que los genes robados del alga están presentes en las células sexuales de la babosa, por lo que es más probable que la generación que los robó no sea la estudiada. No me sorprendería que el robo de los genes no tuviera nada que ver con la barriga de la babosa.

  12. ___Emilio:

    Estimado Javier,
    Entonces me más pena tu pecado venial de acusarme de no tener idea de nada (si es que eso es un delito en un país donde la opinión es libre y más si es de buena fe).

    1- Sobre mi postura/argumento (la asimilación de genes que gracias a dios no se produce) este es/era y será el debate. No lo que tú o yo hayamos estudiado o dejado de estudiar.

    2- Si no eres experto, te respeto tu opinión de dudar de la veracidad de los datos del artículo, pero comprende que ese es otro hilo.

    Espero que en el futuro, cuando te encuentres con gente que creas que opina sin saber de nada seas más didáctico y menos prepotente.
    Cierro este hilo y si quieres puedes escribirme a mi correo particular: sinantenas@hotmail.com.

    Saludos y suerte.

  13. JOrge:

    Los niños recién nacidos pueden absorber macromoleculas (sobre todo inmunoglobulinas) a través del tracto digestivo en los primeros meses luego del nacimiento. La leche materna, aparte de los nutrientes, contiene estos anticuerpos que elevan el nivel general de inmunidad de los recién nacidos y son una de las causas de la proverbial buena salud de los niños alimentados con lactancia materna. Esta facultad se pierde rápidamente y desde luego está lejos de las capacidades de la babosa.
    No sé si me gustaría ser fotosintético. Pero sí que se necesitarías trasformaciones radicales en mi estructura corporal y metabolismo para hacerla viable.

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