Cultivan por primera vez en laboratorio a los parientes más cercanos de la vida compleja

Toda célula compleja de la Tierra, desde la hoja de un roble hasta una neurona, se remonta a una antigua alianza entre microbios. Durante años, los parientes conocidos más cercanos de esa historia se mantuvieron tercamente fuera de alcance, conocidos sobre todo por fragmentos de ADN extraídos del barro y del agua de mar. Ahora un equipo de Japón ha hecho la parte paciente: los ha cultivado, vivos, en el laboratorio, por primera vez.

Los microbios son las Heimdallarchaeia, un grupo de arqueas considerado el pariente microbiano conocido más cercano de los eucariotas, el dominio de la vida que incluye a los animales, las plantas y los hongos. El equipo, dirigido por Hiroyuki Imachi y Masaru K. Nobu, de la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología Marina y Terrestre, conocida como JAMSTEC, cultivó dos cepas, llamadas HC1 y SC1. El anuncio llegó el 31 de octubre, y tras esos nombres cortos de cepa se esconden años de trabajo de cultivo lento y cuidadoso.

Parientes, no antepasados

Una aclaración rápida ayuda aquí. Las Heimdallarchaeia no son nuestros antepasados, congelados en el tiempo. Son microbios modernos, primos más que abuelos, que comparten una rama profunda del árbol familiar con los eucariotas. Estudiarlos es un poco como conocer a un pariente lejano que conservó costumbres que el resto de la familia abandonó. El parecido puede contar mucho sobre la casa de la que todos venimos.

Por eso cultivarlos importa tanto. Las secuencias de ADN pueden sugerir lo que un microbio podría hacer. Un cultivo vivo muestra lo que hace de verdad: cómo come, cómo se mueve, a quién toca y qué necesita de sus vecinos. Hasta ahora, la investigación sobre Heimdallarchaeia se apoyaba mucho en genomas ensamblados a partir de muestras ambientales. HC1 y SC1 convierten la inferencia en observación. Ese paso de la pista al organismo vivo recuerda a otros avances pacientes que hemos contado, como los sistemas que por fin se pueden observar trabajando en el mundo real.

Brazos que se extienden y agarran

Las células mismas tienen mucho carácter. No tienen núcleo ni compartimentos internos; las ordenadas estructuras que definen una célula eucariota están ausentes. Lo que tienen, en cambio, es alcance. Las Heimdallarchaeia extienden largas prolongaciones de membrana que se ramifican, estructuras parecidas a brazos que agarran a microbios socios. Quédese un momento con esa imagen. Una célula sencilla, sin núcleo y sin compartimentos, pero cubierta de brazos ramificados que se aferran a otras células.

Una de las ideas principales sobre el origen de la vida compleja dice que los eucariotas empezaron cuando un microbio se instaló de forma duradera dentro de otro, una alianza que acabó convirtiéndose en una sola célula con maquinaria interna. Un microbio que agarra físicamente a sus socios es, como mínimo, una pieza sugerente de ese rompecabezas. Muestra que la asociación física estrecha, la que una alianza necesita, es algo que estas arqueas ya hacen.

Vivir sin oxígeno, y cooperar para tolerarlo

Ambas cepas viven sin oxígeno, lo que encaja con su herencia de rama profunda. La Tierra primitiva tenía poco oxígeno libre, y los antepasados de esta historia habrían prosperado en su ausencia. Una de las dos cepas va un paso más allá: tolera pequeñas cantidades de oxígeno cuando cerca hay bacterias que lo consumen. Los vecinos, en efecto, limpian el entorno, y la arquea sigue adelante en la zona protegida que ellos crean.

Ese detalle es fácil de pasar por alto y merece una pausa. Es cooperación que se puede medir. El proceso de desecho de un microbio se convierte en el escudo de otro, y la pareja junta puede ocupar un lugar que ninguno de los dos ocuparía con la misma comodidad por separado. Si la vida compleja empezó de verdad como una alianza, este es exactamente el tipo de interdependencia cotidiana sobre la que se habría construido.

Por qué dos cepas son mejores que una

Cultivar una cepa podría haber sido suerte, un único conjunto de condiciones que casualmente convenía a un único organismo. Dos cepas, HC1 y SC1, sugieren que el método tiene recorrido. Otros laboratorios pueden ahora probar el mismo enfoque, comparar las cepas entre sí y empezar a hacer preguntas más afiladas. ¿Agarran ambas a sus socios de la misma manera? ¿Responden sus prolongaciones a vecinos distintos? ¿A qué velocidad crecen, y con qué alimento? Son preguntas humildes, y las preguntas humildes son la forma en que se construye un campo.

Los cultivos pueden compartirse entre laboratorios, crecer lado a lado, filmarse, alimentarse y ponerse a prueba de formas controladas. Cada uno de esos verbos no estaba disponible mientras las Heimdallarchaeia existían solo como secuencias en una base de datos. El origen de los eucariotas es uno de los pasos individuales más grandes de la historia de la vida, el salto de las células sencillas a las células con núcleo, compartimentos y, con el tiempo, todo lo que va de los hongos a las ballenas. Ocurrió una vez, hace mucho, y no dejó fósiles que resuelvan los detalles. Lo que la ciencia tiene en su lugar es el árbol familiar, escrito en el ADN, y ahora, representantes vivos de la rama conocida más cercana. Imachi, Nobu y sus colegas de JAMSTEC han entregado al campo algo que deseaba desde hace mucho: organismos en una placa que se pueden observar, probar y debatir con pruebas. Dos cepas pequeñas con nombres largos y brazos más largos todavía. El próximo capítulo de la historia eucariota se escribirá con ellas sobre la mesa, vivas y agarrando a sus socios, exactamente como su linaje pudo hacerlo al principio de todo.

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