El nitroplasto: ¿un nuevo organelo celular?
Una breve revisión de la evidencia que permite dar una nueva ubicación al nitroplasto en el continuo endosimbionte-organelo.
Durante nuestro paso por el sistema escolar, se nos enseña que los organismos están formados por unas unidades básicas, vivas y autónomas llamadas células. Aprendemos también que su interior está organizado en múltiples compartimentos llamados organelos, cada uno de los cuales juega un rol específico en el funcionamiento de la célula.
Pese a que después de años o décadas de haber dejado la escuela es natural no recordar qué hace cada uno, hay dos que probablemente sean de los más conocidos dada su importancia: la mitocondria y el cloroplasto. Aunque usan mecanismos completamente distintos, ambos son responsables de la producción de energía en la célula.
Hasta hace poco se creía que la función de producción de energía era efectuada esencialmente por estos dos organelos. Sin embargo, descubrimientos recientes sugieren que deberíamos considerar una tercera alternativa, la que han bautizado como nitroplasto.
El nitroplasto es un organelo celular eucariota encontrado en Braarudosphaera bigelowii que se habría originado a partir de Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A), un simbionte cianobacteriano. B. bigelowii usa sus cloroplastos para fijar carbono inorgánico y producir glucosa. La glucosa alimenta la cadena respiratoria en las mitocondrias para producir ATP. Finalmente, el ATP energiza la fijación de nitrógeno en el nitroplasto. La glucosa, el amoniaco, el ATP y los otros compuestos incorporados externamente (como el nitrógeno) hacen las veces de bloques constructores del metabolismo celular.
Pero, ¿cuáles son los argumentos que permiten afirmar que esta estructura es un organelo y no solamente un endosimbionte?
Distinguir un endosimbionte de un organelo es una tarea desafiante porque cada endosimbiosis se ubica en una etapa distinta en un continuo entre endosimbionte y organelo. Hasta ahora se creía que UCYN-A era un endosimbionte muy próximamente relacionado con un alga, sin embargo, dos artículos recientes sugieren que UCYN-A ha coevolucionado con su huésped más allá de la simbiosis al punto de verificar los criterios que permiten considerarlo un organelo.
Los científicos han esgrimido varios argumentos en favor de considerar que, dentro de este continuo, el nitroplasto se ubica más cerca del extremo “organelo” que “simbionte”.
En primer lugar, UCYN-A están integrada de manera significativa en la arquitectura y función de la célula huésped, que es una característica de los organelos. Esto sugiere que UCYN-A ha pasado de ser un simbionte a a ser un organelo celular cuya función es la fijación de nitrógeno, expandiendo una función que se creía efectuada exclusivamente por células procariotas para células eucariotas.
En segundo lugar, la proporción de tamaños entre UCYN-A y su huésped alga es similar entre distintas especies del haptófito B. bigelowii. Mediante un modelo, un grupo de investigadores demostró que el crecimiento de ambos organismos está controlado por el intercambio de nutrientes, lo que sugiere que sus metabolismos están vinculados. Es lo mismo que pasa con la mitocondria y el cloroplasto: el organelo está a escala con la célula, de modo que una célula más grande tiene un organelo proporcionalmente más grande y viceversa.
En tercer lugar, este año un grupo de investigadores mostró que UCYN-A importa proteínas de su célula huésped. Los endosimbiontes en proceso de convertirse en organelos empiezan a deshacerse de piezas de su ADN y sus genomas se vuelven más y más pequeños, pasando a depender de su célula madre para obtener los genes o las proteínas necesarias. Muchas de las proteínas usadas por UCYN-A son importadas de su anfitrión eucariota. Dichas proteínas son codificadas en el núcleo celular anfitriona y transportadas hacia el citoplasma huésped. Allí son marcadas para ser transportadas al nitroplasto.
Finalmente, se debe considerar que la división de UCYN-A es controlada por la célula huésped (el alga) y los simbiontes se transmiten a las células hijas durante la división celular (o sea, no es como que luego de la reproducción la célula hija sea invadida por una nueva bacteria). En la figura central de la siguiente tomografía se observa cómo el nitroplasto (coloreado en cian) también se duplica durante la mitosis.
Este descubrimiento abre nuevas perspectivas sobre la evolución celular y la complejidad de las relaciones simbióticas, sugiriendo que el límite entre endosimbionte y organelo es más difuso de lo que imaginamos. A futuro, la investigación podría enfocarse en identificar otros posibles organelos similares en diferentes organismos eucariotas, y en explorar cómo estas relaciones simbióticas avanzadas pueden influir en la adaptación y la eficiencia metabólica de las células.