"Central eléctrica" sin ADN

May 27, 2019 Las algas del grupo de los dinoflagelados han organizado su material genético de una forma poco habitual

Las células de la mayoría de los seres vivos tienen estructuras especiales que se encargan de la producción de energía. Las llamadas mitocondrias suelen tener su propio genoma, además del del núcleo. Uwe John, del Instituto Alfred Wegener (AWI), y sus colegas han descubierto ahora una excepción hasta ahora única en un parásito unicelular. Las mitocondrias del dinoflagelado Amoebophrya ceratii parecen funcionar correctamente incluso sin su propio material genético, informa el equipo en la revista Science Advances.

Los dinoflagelados constituyen una gran parte del plancton de los mares. Alrededor de la mitad de las aproximadamente dos mil especies conocidas practican la fotosíntesis como las plantas, otras viven depredadoras o, según la oferta, cambian de dieta. Y por último, este versátil grupo de algas también cuenta con parásitos en sus filas. Con semejante equipo, el equipo en torno a Uwe John ha echado ahora un vistazo al genoma... y se ha llevado una sorpresa.

Los investigadores han encontrado su objeto de estudio dentro de las células de otros dinoflagelados del género Alexandrium. Éste incluye varias especies que suelen formar floraciones de algas tóxicas en desarrollos masivos. Las alfombras enteras de estos organismos unicelulares a veces van a la deriva en el agua y producen el veneno nervioso saxitoxina, que también es peligroso para el ser humano. Pero hay parásitos que pueden frenar esas proliferaciones de algas. Entre ellos se encuentra una especie llamada Amoebophrya ceratii, que fue el objeto del estudio actual.

"Estos organismos unicelulares nadan por el agua como las llamadas dinosporas hasta que encuentran a su huésped", explica Uwe John. Cuando llega el momento, se adhieren a su víctima, penetran en ella y se la comen de dentro hacia arriba. Se hacen cada vez más grandes y forman un estadio con muchos núcleos celulares. Como un gusano, finalmente se arrastra fuera del huésped muerto y se rompe en 200 a 400 nuevas espinas de dinosaurio. Este ciclo de infección dura sólo tres o cuatro días y puede afectar masivamente a las poblaciones de Alexandrium.

El equipo ha secuenciado el genoma del conquistador Giftalgen, que consta de unos 100 millones de pares de bases. Eso es muy poco para un dinoflagelado. Ahora bien, un genoma pequeño para un parásito no es nada especial. Muchos seguidores de este estilo de vida no producen por sí mismos todos los metabolitos necesarios para la supervivencia, sino que utilizan a sus huéspedes. Esto les hace dependientes de éstos, pero también pueden prescindir de muchos genes. Pero Amoebophrya ceratii no siguió este camino. "En esta especie, casi todos los procesos metabólicos funcionan de modo que debería ser capaz de arreglárselas por sí misma", afirma Uwe John. Y lo hace con un genoma mucho más pequeño que el de cualquier otro dinoflagelado.

Esta reducción ha llegado especialmente lejos en la parte del genoma que se encuentra fuera del núcleo celular. En las plantas y las algas, el ADN se encuentra no sólo en las mitocondrias, sino también en los plástidos que necesitan para la fotosíntesis. En el caso de los dinoflagelados, su genoma suele ser bastante pequeño y sólo consta de 14 genes. Sin embargo, Amoebophrya ceratii parece haber suprimido por completo los plástidos y, con una excepción, sus genes.

Aún más espectacular es el programa de austeridad que el parásito ha impuesto a sus mitocondrias. En su relación, aún quedan tres genes en el ADN de estas pequeñas centrales eléctricas celulares. Aparentemente, Amoebophrya ceratii ha salvado todo el genoma mitocondrial. A pesar de todo el meticuloso trabajo de búsqueda, el equipo no encontró ni rastro de él. Al parecer, dos genes han desaparecido y el tercero, la citocromo c oxidasa 1 (COX1 o COI), ha emigrado al núcleo. "Eso me sorprendió mucho", dice Uwe John, "porque hasta ahora no se conoce ninguna otra criatura que respire oxígeno que no tenga su propio material genético en las mitocondrias".

Esta austeridad podría ser útil si los parásitos tienen que crear rápidamente muchas esporas nuevas de dinosaurio. "Puede que sea más eficaz regular todos los procesos a través del núcleo", afirma Uwe John. "Así probablemente los recursos del hospedador puedan utilizarse de la mejor manera posible". Sin embargo, no se ganaría nada si se colapsara el suministro de energía. Pero el peligro no parece existir: Las mitocondrias funcionan bien en todas las fases de la vida y permiten a los dinosaurios en busca del huésped incluso nadar rápidamente. "Probablemente, estos parásitos han encontrado su propia forma de generar energía", afirma Uwe John. "Sólo necesitan una parte de los cinco complejos proteínicos conocidos que se encuentran en las mitocondrias de los humanos y de todos los animales para producir energía."

Los investigadores esperan que estos hallazgos ayuden a comprender mejor la evolución de los dinoflagelados y de sus parientes en su conjunto. Eso también sería interesante porque el parentesco de estas algas también incluye a otros parásitos y a los agentes causantes de enfermedades como la malaria. Además, los resultados podrían aportar nuevos conocimientos sobre la historia de las mitocondrias y los plástidos. Ambos eran originalmente criaturas independientes que fueron engullidas por otros organismos unicelulares desde tiempos inmemoriales y vivieron en ellos como los llamados endosimbiontes. Con el tiempo, han reducido su material genético y se han convertido en proveedores de servicios de células que ya no son viables por sí solas. Sin embargo, esta evolución ha llevado a Amoebophrya ceratii al extremo y también ha privado a sus endosimbiontes de los restos de su autonomía genética.