domingo, 30 de octubre de 2016

Murciélagos y virus

¿Por qué los murciélagos son portadores de tantos virus?

El reservorio o almacén donde se esconde el virus Ébola en la naturaleza probablemente sean los murciélagos frugívoros, que se alimentan de fruta, como las especies Hypsignathus monstrosus, Epomops franqueti y Myonycteris torquata. Aunque en realidad todavía no se ha aislado el virus en ellos, sí que se han detectado anticuerpos contra el virus y ARN genómico del virus.

Los murciélagos, cuyo nombre científico es quirópteros (Chiroptera), son un tipo de mamíferos cuyas extremidades superiores se desarrollaron como alas. No son roedores, son los únicos mamíferos voladores. Quizás no sepas que existen más de 1.200 especies de murciélagos distintos y representan aproximadamente un 20% de todas las especies de mamíferos. Dentro de los mamíferos, son después de los roedores el grupo más numeroso. Están presentes en todos los continentes, excepto en la Antártida.

Los murciégalos juegan un papel ecológico muy importante y son beneficiosos para el hombre. Actúan como agentes de control biológico de plagas limitando la población de algunos insectos. Además, su papel es muy importante en la polinización de la plantas y en la dispersión de semillas. Sin embargo, los murciélagos también son un reservorio natural para gran número de microbios patógenos y desgraciadamente juegan un papel esencial en la transmisión de muchas enfermedades infecciosas.


Recientemente se ha estudiado el viroma (el conjunto de genomas de los virus) de un murciélago gigante denominado Pteropus giganteus (el zorro volador de la India). Han encontrado 55 virus distintos, 50 de ellos nuevos, de siete familias de virus: Coronavirus, Paramyxovirus, Astrovirus, Bocavirus, Adenovirus, Herpesvirus y Polyomavirus. 

Se ha demostrado que los murciégalos son el huésped natural de muchos virus zoonóticos que causan infecciones algunas muy graves en humanos: desde los recientes casos de filovirus Ébola y Marburg, hasta el virus de la rabia y otros Lyssavirus, coronavirus que causan síndromes agudos respiratorios como el SARS o el MERS, y muchos tipos de Paramyxovirus como los virus Nipah y Hendra.




Murciélagos y virus: ¿por qué si te encuentras con un murciélago
 no tienes que tocarle las narices?

A pesar de ser portadores de tanto virus, parece que los murciélagos son inmunes a su infección. ¿Por qué los murciélagos son portadores de virus? ¿por qué ellos mismos no se infectan y mueren por la acción de tanto virus? ¿qué tienen de especial? Algunos investigadores piensan que no tienen nada de especial, es cuestión de número, hay tantas especies de murciélagos distintas y tantos individuos que no es sorprendente de que tengan tantos virus. Algunas colonias de murciélagos pueden estar formadas por millones de individuos!

Sin embargo, hay otros investigadores que sí piensan que los murciélagos tiene algo peculiar que les hace ser reservorio de tanto tipo distinto virus. Por ejemplo, se ha secuenciado el genoma de un par de especies de murciélagos y se ha encontrado que, a diferencia de otros mamíferos, los genes del sistema de detección y reparación de daños en el ADN está activo de forma constitutiva. Se especula que esto pueda estar relacionado con el tipo de vuelo de los murciélagos que consume mucha energía, requiere un metabolismo muy activo que genera mucho estrés que a su vez causa daño en el ADN de las células, que rápidamente es detectado y reparado. Esos sistemas suelen ser además la diana que utilizan muchos virus, por lo que tenerlos tan activos ha podido hacer a los murciélagos inmunes y capaces de ser portadores de virus sin sufrir ellos las consecuencias.

Otra hipótesis, sugiere que el vuelo de los murciélagos que genera un metabolismo tan activo puede producir también un aumento de temperatura similar a la fiebre. La temperatura corporal de los murciélagos durante en vuelo puede llegar a los 40ºC. En la mayoría de los mamíferos, la fiebre está relacionada con la estimulación y activación del sistema inmune y ayuda a combatir las infecciones. Amentado su temperatura corporal, los murciélagos podrían ser capaces así de controlar sus virus.

Seguimos sin saber por qué, pero los murciélagos son una fuente de gran cantidad de virus peligrosos. Y no solo los murciélagos, algunos autores estiman que en los mamíferos puede haber unos 320.000 virus distintos, la inmensa mayoría desconocidos. Todo un arsenal que muy probablemente  se volverá contra nosotros, solo es cuestión de tiempo. La solución?: hay que invertir más ciencia!

A Strategy To Estimate Unknown Viral Diversity in Mammals. Anthony, S. J., et al. 2013. mBio 4(5): e00598-1

Comparative Analysis of Bat Genomes Provides Insight into the Evolution of Flight and Immunity. Zhang, G., et al. Science, 2013. 339(6118): 456-460

Bat flight and zoonotic viruses. O’Shea, T. J., et al. Emerg Infect Dis. 2014. 20(5) May

miércoles, 26 de octubre de 2016

Un nuevo vistazo al árbol de la vida en alta definición HD

Los microorganismos no cultivables 
aparecen en la nueva versión del árbol de la vida

El árbol de la vida (The tree of life) es uno de los  sistemas de organización de los seres vivos más importantes en biología. Los primeros intentos de clasificar los organismos en un “árbol de la vida” se basaba en sus características físicas y metabólicas. Con los métodos moleculares basados en la comparación de secuencias de genes aumentaron la diversidad de las ramas del árbol porque ya no era necesario la observación directa de los organismos. Hasta ahora estas comparaciones se limitaban a un gen, el de la subunidad pequeña del RNA ribosomal (SSU rRNA, small subunit ribosomal RNA). Para ello, a partir de una muestra de DNA del organismo, se amplificaba el gen SSU rRNA con oligonucleótidos (primers) específicos y universales (en principio para todos los organismos), se secuenciaba y se comparaba con las secuencias del mismo gen del resto de organismos. La comparación de las secuencias del gen SSU rRNA demuestra que la vida se organiza en tres líneas evolutivas, denominadas dominios: BacteriaArchaea (que representan células procariotas, es decir sin núcleo), y Eukarya (células eucariotas, con núcleo). Este árbol filogenético universal reveló dos hechos evolutivos importantes: no todos los procariotas están estrechamente relacionados desde el punto de vista evolutivo, y el dominio Archaea presenta una relación más próxima al dominio Eukarya que al dominio Bacteria.


El árbol filogenético universal, basado en la comparación de las secuencias del gen SSU rRNA.

Sin embargo, este método también tienen sus limitaciones. Por una parte, existen muchos organismos en la naturaleza (sobre todo microbios) que todavía no somos capaces de cultivar en el laboratorio y no los podemos aislar y de los que hasta ahora no teníamos información sobre ellos (la “materia oscura” del mundo microbiano). Por otra, los primers no son tan universales como se creía al principio: existen organismos cuyas secuencias divergen de esos primers universales y no podemos tener información sobre su gen SSU rRNA.

Existen más de 30.500 genomas secuenciados de los tres dominios de la vida, Bacteria, Arquea y Eukarya (datos de septiembre de 2015).

La metagenómica se basa en la secuenciación masiva de todo el DNA de una muestra ambiental. El resultado son cientos de miles de secuencias de fragmentos del genoma. Luego, nuevos métodos bioinformáticos permiten enlazar esos fragmentos (como un puzle) y completar (o casi completar) la secuencia de todo el genoma de un organismo concreto. Con esta técnica no es necesario aislar el organismo, no tenemos necesidad de cultivarlo en el laboratorio. Ni siquiera es necesario tener un genoma de referencia previo para compararlo. Además, esta aproximación genómica nos proporciona información sobre el potencial metabolismo del organismo, información que puede ser empleada para relacionarlo con el resto de organismos y clasificarlo.

Ahora, un grupo de californianos (junto con algún japonés) han empleado la tecnología metagenómica para proponer una nueva versión del árbol de la vida en alta definición, como si viéramos el árbol con una mayor resolución. Y el resultado es muy interesante.

Han construido su árbol de la vida usando unos 2.000 genomas completos obtenidos de bases de datos públicas más otros 1.011 nuevos genomas reconstruidos a partir de muestras de DNA obtenidas de diferentes ambientes. Estos eran por tanto genomas de organismos no cultivados en el laboratorio. Las muestras de DNA las han obtenido de varios ecosistemas: un sistema acuífero superficial, simas profundas marinas del Japón, cortezas salinas del desierto de Atacama, suelo de verdes praderas californianas, un geiser rico en CO2 y hasta de la boca de un par de delfines (como ves los autores se han divertido de lo lindo en la fase de recogida de muestras).

Una vez obtenidas las secuencias de DNA y montados los genomas, compararon las de 16 proteínas ribosomales de cada organismo. De esta forma, obtuvieron un árbol en HD (alta definición), con mucha mayor resolución que los árboles clásicos obtenido al comparar una sola secuencia del gen 16S rRNA. Usaron secuencias de proteínas ribosomales para evitar artefactos que se podrían originar si se emplean genes con funciones distintas y sujetos a diferentes procesos evolutivos. Además, los genes ribosomales siempre están localizados juntos en una pequeña región del genoma en Bacteria y Archaea. Para la construcción del árbol se incluyeron un representante por género de todos los géneros para los que existe un genoma completo secuenciado (o al menos un borrador de alta calidad).

En esta nueva versión del árbol de la vida se han incluido 3.083 organismos.


El nuevo árbol de la vida en alta definición. Incluye 92 phyla de Bacteria, 26 de Archaea, y los cincos supergrupos de Eukarya. Se señala con un punto rojo los linajes que no tienen un representante aislado y cultivado.

Se trata del primer árbol de la vida publicado desde el desarrollo de las técnicas metagenómica. Ha requerido un total de 3.840 horas de trabajo computacional del superordenador CIPRES.

En nuevo árbol demuestra que el dominio Bacteria es el que más linajes tiene, el más diverso. La mayor biodiversidad genética se encuentra entre las bacterias. Archaea es menos abundante y menos diverso que Bacteria. La baja diversidad genética de Eukarya es esperable, debido a su comparativamente reciente evolución.

El resultado es compatible además con la idea de que los eucariotas evolucionaron como quimeras vía fusiones endosimbiónticas en las que participaron tanto bacterias como arqueas. El dominio Eukarya incluye protistas, hongos, plantas y animales, y se ramifica a partir de Archaea, en concreto del grupo TACK. Estos análisis filogenéticos apoyan la hipótesis de que la arquea Lokiarchaeota y Eukarya poseen un mismo ancestro común.

Otro dato interesante, es que a diferencia de los que se pensaba, la clase Proteobacteria del dominio Bacteria, no es un grupo monofilético, sino que tiene orígenes evolutivos más diversos.

Pero lo más innovador de este árbol en alta definición es la aparición en escena de un gran número de linajes sin representante aislado, no cultivados (los puntos rojos en la figura de arriba). La mayoría de estos se agrupan además dentro de una misma región del árbol, denominada CPR (Candidate Phyla Radiation). Según esto el domino Bacteria se divide claramente en dos linajes. Los géneros incluidos en este nuevo grupo CPR tiene algunas características comunes (además de ser no cultivables): todos tiene el genoma pequeño, la mayoría poseen capacidades metabólicas restringidas, carecen del ciclo del ácido cítrico, cadena respiratoria y tienen una limitación de síntesis de nucleótidos y aminoácidos, por lo que muchos son simbiontes. No está claro si esto es debido a pérdida progresiva de capacidades o que por el contrario son características heredadas de una forma ancestral de vida con un metabolismo primitivo muy simple.

En resumen, la inclusión de nuevos genomas de linajes microbianos previamente desconocidos ha expandido enormemente el árbol de la vida. Esto demuestra la importancia de incluir datos genómicos independientes del cultivo para tener una imagen más real del árbol de la vida.

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A new view of the tree of life. 2016. Hug, L. A. y col. Nature Microbiol. Article number: 16048 (2016). doi:10.1038/nmicrobiol.2016.48

domingo, 23 de octubre de 2016

¿Qué tengo catarro o gripe?

Algunas personas todavía dudan si lo que tienen en un catarro o resfriado común o una gripe. 
Aquí te dejo una sencilla tabla para que veas las principales diferencias:



Y recuerda, en ninguna caso se deben emplear antibióticos.
 Los antibióticos se emplean para infecciones bacterianas no por virus. 



La vacuna de la gripe: ¿por qué nos tenemos que vacunar cada año?

miércoles, 19 de octubre de 2016

¿Evolución por selección o por azar?

¿Qué pasa si analizas el genoma de una bacteria después de 50.000 generaciones?

Uno de los debates más intensos entre los evolucionistas del siglo XX se centró en conocer si la fuerza que gobierna la evolución de los diferentes genomas es la selección o el azar. La controversia entre seleccionistas y neutralistas surgió a finales de los 1960s cuando el japonés Motoo Kimura propuso la teoría neutralista de la evolución molecular para explicar la observación de que los cambios en la secuencia de algunas proteínas entre diversas especies parecían producirse de manera constante y proporcional a su tiempo de divergencia y a una tasa muy superior a la que podría justificarse si sólo se produjeran por selección.

La teoría neutralista de la evolución molecular explica por qué hay tantos cambios en la secuencia de un mismo gen entre los diferentes organismos y su aparición de manera constante en el tiempo. Esto permite establecer un reloj molecular y cuantificar el tiempo de divergencia entre ellos.

Los individuos que conforman la siguiente generación son descendientes de los individuos que tuvieron hijos y el pensamiento darwinista tiende a pensar que los individuos mejores o más adaptados son los que dejan un mayor número de descendientes. Esto haría que la evolución o cambio de una especie esté guiada por la selección natural. Sin embargo, esto no tiene porqué ser siempre así. Algunas veces el azar juega un papel importante. Los individuos que tienen descendientes no tienen por qué ser los mejor adaptados sino que ha podido ocurrir así por cuestiones que pueden no tener que ver con sus características biológicas (por lo que desde el punto de vista biológico estaría actuando el azar). Esto es especialmente importante en poblaciones pequeñas en un fenómeno que se conoce como deriva genética.

La mutación es un fenómeno que se produce a una tasa más o menos constante en condiciones normales. Esta mutación podrá ser beneficiosa, perjudicial o neutral (ni beneficiosa ni perjudicial) con respecto a la aptitud biológica del individuo que la porta. Si es perjudicial desaparecerá en una o varias generaciones ya que los individuos que la tienen serán menos aptos. Por el contrario, si es beneficiosa su frecuencia irá aumentando en la población ya que los individuos que la portan tendrán más descendientes y éstos serán más viables. Ambos tipos de cambios conducen a una evolución adaptativa al ambiente en el que vive el organismo.



Pero, ¿qué ocurre con las mutaciones neutrales? Su frecuencia aumentará o disminuirá dependiendo del azar; algunas se perderán, pero otras aumentarán en frecuencia llevando a una evolución NO adaptativa. Hay cambio, pero los individuos no están ni más ni menos adaptados. La teoría neutralista de Kimura se basa en que este tipo de mutaciones son las más frecuentes en una población; no implica que la selección no actúe sino que ésta lo hace frente a una proporción muy pequeña de cambios moleculares, los beneficiosos o los perjudiciales. La mayor parte de los cambios a nivel molecular son neutrales, no hacen mejor o peor al individuo que los porta. Por ello se acumulan de manera constante en el tiempo permitiendo establecer un reloj molecular en la evolución de los distintos linajes.

Hay dos tipos de evolución: la adaptativa y la NO adaptativa

Existen múltiples ejemplos experimentales que muestran la existencia de mutaciones beneficiosas que son muy frecuentes en algunas poblaciones frente a otras de la misma especie, como la permanencia de la actividad lactasa en algunos grupos humanos. Sin embargo, a nivel general, se desconoce cuántas de las nuevas mutaciones que se van produciendo son beneficiosas. Conocer esta tasa puede ser útil para mejorar nuestro conocimiento de la evolución molecular y los métodos que ayuden a datar y reconstruir la historia evolutiva.

La secuenciación rápida de genomas completos está facilitando la realización de ensayos experimentales que nos ayuden a profundizar en ello. Sin embargo, a pesar de que las mejoras técnicas facilitan estos estudios, hay algo imprescindible en los análisis evolutivos: la paciencia, ya que debemos analizar cientos o miles de generaciones para tener datos fiables.

Keep calm and be patient

Las bacterias son, de nuevo, nuestras mejores aliadas para poder monitorizar tantas generaciones en un tiempo razonable. Hasta la fecha algunos análisis se habían realizado siguiendo a varias decenas de bacterias durante algunos cientos de generaciones o a un clon durante casi 40.000 generaciones. A pesar de ello era complicado conocer qué mutaciones son realmente beneficiosas (o conductoras de la selección) y cuáles simplemente acompañan a las beneficiosas (son pasajeras). Recientemente un estudio publicado en Nature muestra los resultados del análisis del genoma completo de dos clones de 12 poblaciones de E. coli tras 500, 1.000, 1.500, 2.000, 5.000, 10.000, 15.000, 20.000, 30.000, 40.000 y 50.000 generaciones (¡desde hace 28 años!). Esto hace un total de 264 genomas completos cuyo análisis ha mostrado algunos resultados curiosos y otros que apoyan algunas ideas conocidas.

(Mapa del genoma de una bacteria)

¿Cómo cambia el genoma de una bacteria después de 28 años (50.000 generaciones) multiplicándose?

De manera sorprendente la longitud media de los genomas tras 50.000 generaciones había disminuido en casi un 1,5% desde la bacteria ancestral y las mutaciones no se habían distribuido de manera uniforme a lo largo de las 12 poblaciones analizadas. Seis de ellas habían evolucionado hacia un fenotipo hipermutador, lo que les hacía acumular algo más del 96% de todas las mutaciones detectadas. Sin embargo esta “hipermutabilidad” disminuía con el tiempo, ya que parecía favorecer la mayor presencia de mutaciones deletéreas o perjudiciales.

Si mutas mucho, empiezas a cargarte cosas importantes

Además, este efecto se asocia a la presencia de un mayor número de secuencias transponibles. Los transposones son secuencias presentes en la mayor parte de organismos, entre los que se encuentra el nuestro, y que son capaces de saltar de una posición a otra del genoma. Efectivamente desde hace años se conoce que son responsables de una mayor inestabilidad genómica. Lógicamente la presencia en un mayor o menor grado de este tipo de secuencias y el fenotipo hipermutador puede cambiar el tiempo y modo de evolución del organismo que las porta. Aunque estas bacterias teóricamente acumulaban una mayor tasa de mutaciones beneficiosas también lo hacían de mutaciones deletéreas, compensándose ambos hechos. Además en estas poblaciones se hacía más difícil diferenciar las mutaciones realmente beneficiosas de las que no lo son en un “mar” de mutaciones.


Sin embargo, en las bacterias sin fenotipo hipermutador se podía observar que las mutaciones potencialmente beneficiosas se acumulaban a una tasa muy superior a las neutrales. Sin embargo esta acumulación disminuía con el tiempo ya que en las primeras 500 generaciones se acumulaban 17 veces más mutaciones beneficiosas pero al acercarse a las 50.000 generaciones esta acumulación era de sólo 2 veces más. Por otra parte, la mitad de estas mutaciones se encontraban en sólo 57 genes (en sólo el 2% del genoma) que estarían favoreciendo esta adaptación.

La adaptación, al principio es muy rápida y luego disminuye. Pero la frecuencia de mutación neutral se mantienen constante, de ahí que existe un reloj molecular.

Así, el color de la evolución no es ni blanco ni negro sino gris (como casi todo). La mayor parte de las mutaciones fijadas parecen ser beneficiosas, pero su proporción disminuye cuanto mayor es la adaptación. Sin embargo las mutaciones neutrales se acumulan a una tasa bastante constante en el tiempo lo que hace que el reloj molecular efectivamente exista.

Reloj molecular: a más tiempo, más cambios

Por lo tanto a nivel molecular actúa tanto la selección como el azar. En el fondo la evolución de los genomas se basan en continuos cambios en el equilibrio de ambas fuerzas. En un primer momento en poblaciones grandes la selección ganaría al azar, pero una vez conseguida una adaptación razonable el azar se mantiene como una fuerza importante de los cambios que sufre un genoma.

El autor de esta entrada es José Luis Vizmanos, Catedrático de Genética y profesor de Genética de poblaciones de la Universidad de Navarra.

(1) Tempo and mode of genome evolution in a 50,000-generation experiment. Tenaillon, O., et al. Nature 536, 165–170 (11 August 2016) doi:10.1038/nature18959

lunes, 17 de octubre de 2016

Somos ascidias


¿A qué se parece una ascidia?

Las ascidias, o patatas de mar, son unas criaturas muy curiosas. Pertenecen al grupo de los tunicados. Son animales parecidos a sacos y crecen pegados al fondo del mar, solitarios o en colonias, en aguas poco profundas. Su tamaño oscila entre 1 mm los más pequeños hasta unos 20 cm, los más grandes. Se dedican a filtrar el agua del mar a través de un sifón y de ahí obtienen su alimento.


Algunas ascidias tienen colores muy chulos.

Son hermafroditas y producen larvas como renacuajos que se mueven y nadan  hacia el fondo hasta encontrar un lugar en el que se fijan. Entonces ocurre una metamorfosis y la larva se transforma en adulto: desaparece la cola y se abre un sifón.


Metamorfosis de las ascidias.

Su sistema nervioso es muy sencillo. En el estado larval, poseen un pequeño ganglio cerebroide por encima del extremo anterior de la faringe y del cual derivan algunos nervios que se dirigen hacia los músculos del resto del cuerpo, presentan un cordón o tubo nervioso dorsal bien desarrollado que controlan el movimiento. Sin embargo, este pequeño ganglio cerebroide y el cordón nervioso se reabsorben y se pierden una vez que son sedentarios y llegan a su estado adulto. Usan su “cerebro” durante la etapa larval para moverse y encontrar un sitio dónde quedarse y cuando se fijan al fondo, como ya no lo necesitan, lo reabsorben, se lo “comen” casi todo, solo queda un resto, un ganglio diminuto y un pequeño plexo nervioso. En estado adulto, ya fijado al suelo marino, solo se dedicada a alimentarse  (filtrar agua) y reproducirse y para eso no hace falta mucho “cerebro”. Por eso, quizá hayas oído alguna vez que las ascidias se “comen” su propio cerebro.


Ascidia adulta.

Y, ¿a qué viene todo esto? Piensen un poco, ¿a qué nos recuerda un ser vivo que usa su cerebro activamente hasta que obtiene una posición fija y después no usa más su cerebro, se lo "come" y se dedica solo a alimentarse? ¡Efectivamente!: a un catedrático de universidad.

Los catedráticos de universidad somos como las ascidias ;-)

Referencia:

“La ascidia, cuando es joven, vaga por el mar en busca de una buena roca o arrecife de coral al que agarrarse para convertirlo en su casa por el resto de su vida. Para llevar a cabo esta tarea, posee un sistema nervioso rudimentario. Cuando encuentra el sitio y echa raíces, ya no necesita más a su cerebro, así que ¡se lo come!. Es como ganar unas oposiciones … “ (Daniel Dennet: La conciencia explicada. Barcelona: Paidós, 1995)

jueves, 13 de octubre de 2016

La Real Expedición Filantrópica de la Vacuna

200 años antes de que Bill & Melinda Gates promovieran la erradicación de enfermedades infecciosas, los españoles ya realizamos la mayor hazaña de la historia para llevar la vacuna a los confines del planeta.


«No me imagino que en los anales de la historia haya un ejemplo de filantropía tan noble y extenso como éste» (Edward Jenner)

«Este viaje permanecerá como el más memorable en los anales de la historia» (Alexander von Humboldt)

Una historia apasionante, increíble, única, de la que fuimos protagonistas y gracias a la cual se ha podido erradicar por primera vez una enfermedad del planeta. Entre los protagonistas, una mujer, una heroína casi desconocida.

Sigue leyendo la historia completa en Next Door.

viernes, 7 de octubre de 2016

LUCA: el último ancestro común universal

¿Dónde surgió la vida en el planeta y 
cómo era la primera forma de vida?

Todavía no sabemos a ciencia cierta cómo se originó la vida en el planeta, hace unos 3.800 millones de años. Suponemos que todas las células provienen de un mismo origen, de un último ancestro común universal a todas las formas de vida, que los científicos denominamos LUCA (del inglés, Last Universal Common Ancestor) o progenote. Los últimos datos filogenéticos sugieren que los eucariotas surgieron de los procariotas, por lo que LUCA sería el ancestro común de bacterias y arqueas. Pero carecemos de evidencias directas sobre cómo era LUCA y sobre dónde apareció por primera vez.

La vida apareció hace unos 3,8 mil millones de años cuando la Tierra solo tenía unos 750 millones daños de antigüedad.

Para poder entender cómo era este antepasado común, una posible aproximación es seleccionar aquellos genes esenciales y comunes tanto a bacterias como arqueas, y asumir que deberían estar en el ancestro común. Pero hoy sabemos que hay muchos genes que se trasmiten de forma horizontal entre los microorganismos, que no provienen de herencia “vertical”, de padres a hijos. Por eso, ahora los investigadores han seguido una aproximación filogenética (comparación de genomas) en vez del criterio de presencia universal. Se trata por tanto de buscar aquellos genes que probablemente estaban presentes en LUCA y han sido heredados por los dos dominios Bacteria y Archaea desde el origen. De esta forma incluso, pueden llegar a identificar genes involucrados en la fisiología de LUCA, para saber cómo LUCA tenía acceso a la fuente de carbono, energía y nutrientes del ambiente para poder crecer.


En la versión de “dos ramas” del árbol de la vida, los eucariotas proceden de los procariotas. Por ello, LUCA es el ancestro común de bacterias y arqueas.

Investigadores del Instituto de Evolución Molecular de la universidad alemana de Düsseldorf han analizado más de 6,1 millones de genes de 1.847 genomas bacterianos y 134 de arqueas, información que se ha ido acumulando en las bases de datos a lo largo de estos últimos veinte años. Han agrupado esos millones de genes en 286.514 familias de proteínas. Esto les ha permitido a su vez identificar 355 familias de proteínas (el 0,1%) que probablemente estarían presentes en LUCA y que pueden darnos una idea de cómo podría ser el genoma de aquel ancestro común. Este posible genoma de LUCA puede a su vez ayudarnos a reconstruir su ecología microbiana.

Estas proteínas no están distribuidas en todos los seres vivos de forma universal, pero sus funciones, propiedades y estructuras pueden ilustrarnos sobre cómo era la fisiología de LUCA.

Los resultados sugieren que LUCA carecía de las enzimas típicas de un microorganismo quimioorganotrófo, pero tenía presentes enzimas típicas de un quimiolitotrófo. LUCA era anaerobio (el oxígeno le era tóxico, no lo podía emplear en su metabolismo), capaz de emplear directamente el CO2 y el nitrógeno (N2) del ambiente, dependiente del hidrógeno (contenía enzimas hidrogenasas) y capaz de emplear el azufre (S). La presencia de la enzima DNA girasa reversa, específica de microorganismos hipertermófilos, indica que a LUCA le gustaban las altas temperaturas, era termófilo y vivía en un ambiente con altas temperaturas. Además, poseía muchas enzimas repletas de grupos FeS y FeNiS por lo que debía habitar en ambientes ricos en esos metales. Las formas de vida actuales más parecidas a LUCA, desde el punto de vista metabólico, pueden ser las bacterias del grupo de los Clostridium y las arqueas productoras de metano (metanógenos). Con todos estos datos, es muy probable que LUCA habitó en un ambiente hidrotermal de las profundidades marinas geoquímicamente muy activo, rico en hidrógeno, CO2 y hierro.


Reconstrucción de LUCA a partir de los datos del genoma: probablemente LUCA era termófilo, anaerobio, capaz de fijar el CO2, el N2, dependiente del H2 y capaz de usar el S.

Las fumarolas en las profundidades marinas, zonas en las que se libera el magma en las erupciones de volcanes en el fondo oceánico, pudo ser el lugar en el que se originó la vida.

Sin embargo, no podemos descartar otras posibilidades. Por ejemplo, que la vida se originara en cualquier otro lugar y que posteriormente se quedara confiada a ambientes marinos profundos debido al algunas catástrofes como el bombardeo intenso tardío que ocurrió sobre la Tierra entre los 4,1 y los 3,8 mil millones de años. También hay autores que opinan que la luz ultravioleta solar fue una fuente de energía esencial para que se llevarán a cabo las reacciones necesarias para la aparición de la vida y que, por tanto, eso debió ocurrir en algún ambiente acuático superficial, terrestre, en vez de en los fondos oceánicos. Por otra parte, no podemos olvidar que otros autores creen que LUCA no era una especie celular única, sino que en realidad estaba formado por una comunidad de microorganismos primitivos que intercambiaban libremente sus genes.

Probablemente nunca podamos conocer en detalle qué ocurrió en aquellos primeros pasos del origen de las células, pero lo que es apasionante es comprobar que ya somos capaces de analizando millones de genes poder responder a algunas preguntas. Todavía hoy seguimos haciéndonos una de las grandes preguntas, uno de los retos de la ciencia: el origen, cómo surgió la vida en nuestro planeta.

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- mi respuesta a la pregunta Naukas 2016: Si pudieses hacer una pregunta, solo una pregunta, a un extraterrestre de una civilización muy avanzada… ¿Cuál sería?

The physiology and habitat of the last universal common ancestorWeiss M. C., y col. Nature Microbiology. Article number: 16116 (2016)