NeoFronteras

Hay metazoos que viven sin oxígeno

Área: Biología — sábado, 10 de abril de 2010

Descubren seres pluricelulares que viven sin oxígeno, no tienen mitocondrias en sus células y parecen respirar sulfuro de hidrógeno. Algo que parecía una contradicción hasta hace poco.

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Uno de los seres descubiertos. Fuente: Danovaro et al. / BMC Biology.

Hágase con un poco de harina, agua, sal y un sobrecito de levadura viva de panadería. Mezcle todos esos ingredientes en las proporciones apropiadas y amase la mezcla. Dé a esa masa forma de pan y póngala en un lugar cálido durante un tiempo, pero sin meterlo todavía en el horno, éste puede ir precalentándose si se desea. Durante un tiempo podrá observar el proceso de fermentación mediante el cual las levaduras (el hongo Saccharomyces cerevisiae, en concreto) van transformando los azúcares en energía, produciendo también, como subproductos que arrojan al ambiente, alcohol y dióxido de carbono. Las burbujas de dióxido de carbono harán crecer la masa y le darán esa textura esponjosa. Cuando la masa haya alcanzado el nivel deseado póngala en el horno y así cocerá el pan, matando a las levaduras, desecando la masa y evaporando el alcohol en el proceso. Una vez se haya horneado y enfriado, cómase un pedazo de ese pan, que es uno de los productos más nobles que los humanos consumimos, tenga en cuenta lo que vamos a contar y medite sobre lo que ha visto.
Si tenemos cerveza o vino es también gracias a estas levaduras, pero quizás lo que no sepa, amigo lector, es que esa ruta metabólica fue una de las primeras que se inventaron hace miles de millones de años, cuando en la Tierra sólo había bacterias. Hay otras, como la que transforma el vino en vinagre o la que transforma la lactosa en ácido láctico (que produce yogur o algunos tipos de quesos).
La ruta fermentativa no necesita oxígeno y fue una de las primeras formas de obtener energía y respirar en una Tierra que carecía de ese gas.
Este tipo de ruta metabólica no es muy eficiente y, por tanto, no produce mucha energía. Algunos de sus subproductos son susceptibles de ser oxidados y de producir más energía. En aquella época primordial un subproducto que era desechable para un fermentador era alimento para otro y había, por tanto, un proceso cíclico de transformaciones de compuestos de carbono. Además se inventaron otras rutas basadas en el azufre o en el nitrógeno. La ruta de fijación del nitrógeno, en concreto, fue fundamental para la vida en la Tierra y sin ella no existiría ninguna otra.
La aparición del oxígeno posibilitó el desarrollo de la respiración aeróbica, mucho más eficiente en términos de obtención de energía. También fueron bacterias las que descubrieron esta nueva ruta metabólica. Un tipo de estas bacterias terminó por incorporarse simbióticamente en otras células, formando lo que serían las mitocondrias y posibilitando la aparición de la célula eucariota.
Más tarde, la presencia de oxígeno y el nuevo tipo de células permitió la aparición de seres pluricelulares complejos, que necesitaban mayor aporte de energía. Nuevos seres “despegaron” gracias a esta nueva invención y dieron lugar a la explosión del Cámbrico, a los cordados y más tarde a peces, anfibios, reptiles y mamíferos.
Estos seres activos, con grandes necesidades de energía y dotados de respiración aeróbica, terminaron por dominar las parte más visible y animada de la biosfera. Las rutas fermentativas y otros metabolismos exóticos se quedaron para los seres unicelulares y han estado ahí durante todo este tiempo.
Por tanto, se podría pensar que podemos dividir a los seres de este planeta en dos tipos: los seres unicelulares con una gran variedad de rutas metabólicas (y que pueden tener respiración aeróbica o no) y los seres pluricelulares que respiran oxígeno.
Pero en toda regla, sobre todo bajo el punto de vista biológico, parece haber excepciones. Ahora se han descubierto en las profundidades del mar Mediterráneo pequeños seres pluricelulares que viven su vida entera sin oxígeno y rodeados por compuestos sulfurosos que serían tóxicos para nosotros. Estos organismos serían nuevos miembros del filo Loricifera, son metabólicamente activos, tienen una vida animada y se reproducen con normalidad. Todo esto en ausencia de oxígeno, algo que hasta ahora se consideraba imposible.
Roberto Danovaro, de la Universidad Politécnica de Marche (Ancona, Italia), y su equipo trabajaron en el análisis de muestras extraídas de sedimentos procedentes de una cuenca anóxica profunda hipersalina del mar Mediterráneo en busca de señales de vida. Hasta ese momento se asumía que esos ambientes sólo estarían ocupados por bacterias, arqueas y algún que otro virus.
Se creía que los cuerpos de animales pluricelulares que se habían encontrado con anterioridad en ese tipo de ambientes procedían de otros lugares ricos en oxígeno, probablemente de aguas menos profundas, y que habían terminado por caer allí. Sin embargo, estos investigadores pudieron en este caso recuperar animales vivos, algunos de los cuales contenían huevos. Una prueba que demostró que estaban vivos en el momento de su captura se basó en proporcionar un aminoácido radiactivo (leucina) y un marcador fluorescente. Pudieron ver que la leucina fue incorporada a las células de estos seres.
Las especies halladas pertenecen a los géneros Spinoloricus, Rugiloricus y Pliciloricus. Las dos últimas se asemejan a las pulgas de agua. Las criaturas encontradas no son espectaculares, pero tienen un profundo significado. Además de la falta de oxígeno, los sedimentos en donde viven estos seres tienen altas concentraciones de sal y de sulfuro de hidrógeno (SH2).
El estudio mediante microscopía electrónica demostró que ninguno de estos seres tenía mitocondrias, sino unos orgánulos que recuerdan a las hidrogenosomas encontradas en protozoos que habitan ambientes anaeróbicos y que obtienen energía a partir de otros gases como el sulfuro de hidrógeno.
Se especula con la posibilidad de que estos metazoos adquirieran sus hidrogenosomas a partir de esos protozoos. Lamentablemente, las hidrogenosomas se caracterizan por haber perdido su genoma y una comparación genética no es posible en este caso.
Las implicaciones de este hallazgo puede que vayan más allá de esos oscuros lugares del mar Mediterráneo, pues ofrece la posibilidad de que este tipo de metazoos anóxicos puedan encontrarse en otros sitios, como debajo de las fuentes hidrotermales oceánicas, zonas de subducción y otros ambientes o cuencas carentes de oxígeno.
La importancia evolutiva de este hallazgo puede ser también significativa, pues ofrece pista de cómo podrían ser los ambientes en donde proliferaba la vida primitiva antes de que la concentración de oxígeno subiera y permitiera la vida compleja hace unos 600 millones de años.
Se ha especulado que en otros planetas pueda haber evolucionado una vida compleja en carencia de oxígeno. Este descubriendo apoyaría esa tesis e iría en contra del oxígeno como indicador universal de la posible presencia de vida compleja en un exoplaneta. Puede que haya este tipo de seres en planetas cuya atmósfera sea rica en sulfuro de hidrógeno.
Ahora haga un ejercicio físico súbito y rápido. Corra los cien metros lisos, por ejemplo. Incluso si está entrenado, las células de sus músculos no pueden respirar aeróbicamente a un ritmo tal que les permita proveerse de energía a la tasa requerida para ese tipo ejercicio, entonces entran en la vía fermentativa, menos eficaz, pero más rápida, y no consumen oxígeno. Esa ruta metabólica todavía está dentro de nosotros, después de miles de millones de años, en las células de nuestro cuerpo, quizás consumiendo los hidratos de carbono obtenidos de un trozo de pan.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.

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7 Comentarios

  1. baselga:

    Artículos como éste sitúan una vez más a Neofronteras a años luz por encima de la inmensa mayoría de las webs de noticias científicas. El resumen de la historia evolutiva de las rutas metabólicas es una de las lecciones de biología más interesantes y mejor condensadas que he leído jamás. ¡Enhorabuena!

  2. Diego Tentor:

    Coincido con baselga, quien quiera que sea Neofronteras le da un “color” a los artículos que hace que su lectura sea por demás clara y agradable.
    Se merece el elogio!

  3. Juan Díaz:

    Fascinante: no sólo en exoplanetas pueden haber seres que no respiren oxígeno, con una quimica distinta del carbono y del agua dulce, sino, por qué no, en zonas oscuras y ardientes de nuestros propios océanos: la evolución prosigue, de hecho, una multi-evolución que no se ha detenido nunca.

  4. NeoFronteras:

    Estimados Baselga y Diego Tentor:

    ¡Muchas gracias!
    Al final la única recompensa realmente válida es el aprecio de los lectores.

  5. tomás:

    Me uno con entusiasmo a esas opiniones sobre el artículo y sus autores. Aunque las noticias están siempre bien escogidas y redactadas, esta tiene esas cualidades en grado sumo: amena, sorprendente y didáctica. Vosotros os sentís recompensados por nuestro aprecio; nosotros os agradecemos la constancia en vuestro esfuerzo y el magnífico resultado.

    Pero soy puntilloso sin poderlo evitar. Decís en la última frase del 5º párrafo que “Un tipo de estas bacterias terminó por incorporarse simbióticamente…propiciando la aparición de la célula eucariota.”
    Yo creía lo que he leído de Lynn Margulis, que hablaba de una bacteria, la futura mitocondria, que fue integrada -quizá fagocitada- en una eucariota primitiva.
    Bueno, posiblemente es lo mismo y la concordancia está en que esa eucariota primitiva de L. M. sería una procariota en evolución no terminada hacia la eucariota y esa es a la que os podeis referir.

    Un cordial saludo y enhorabuena por vuestro acierto.

  6. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    El verbo “incorporar” era el que parecía más neutral y la idea parece bien expresada. Según Margulis, bacterias similares a las actuales Bdellovibrio o Daptobacter atacaban otras células parasitándolas. Como toda relación parasitaria, al final de un tiempo dejaron de matar a las células que les deban cobijo, conviertiéndose en las mitocondrías. De este modo surgiría la célula eucariota en alguno de sus estados evolutivos primitivos.

  7. JAvier:

    Noticias como esta me hacen recordar Jurasic parck 2. No por los dinosaurios sino por la frase final (a mi entender lo único rescatable de la película):

    “Deja a la vida en paz y esta encontrará la forma”

    Saludos.

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