Científicos del Conicet lideraron un grupo de investigación internacional que encontró una proteína que interviene en la reproducción sexual en microorganismos (llamados arqueas) que existían antes de la aparición del sexo en la Tierra, lo que abre la posibilidad de la existencia de una sexualidad primitiva.
El trabajo, que fue publicado en la revista científica Nature Communications, no sólo habilita el surgimiento de nuevas teorías sobre el origen de la reproducción sexual, sino que además, en caso de confirmarse la existencia de esta sexualidad primitiva, esto podría impactar en la generación de «super bacterias» resistentes a los antibióticos, una de las problemáticas sanitarias mundiales más urgentes.
El estudio fue el resultado de un trabajo de más de cuatro años de un grupo interdisciplinario conformado por físicos, biólogos computacionales y biólogos celulares de Argentina, Israel, de Suecia, Uruguay y Suiza.
En diálogo con Télam, el bioquímico Pablo Aguilar, uno de los directores del estudio e investigador del Conicet en el Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (Ifibyne-Conicet), explicó desde conceptos básicos de la biología hasta las implicancias del hallazgo.
Télam: ¿Qué es específicamente lo que descubrieron en esta investigación?
Pablo Aguilar: Encontramos en organismos muy simples y antiguos llamados arqueas proteínas que permiten que fusionen dos células sexuales.
Las arqueas, junto a las bacterias, son los microorganismos que dieron origen al comienzo de la vida en el planeta tierra, hace 3.500 millones de años. Son microorganismos muy simples que denominamos procariotas porque su material genético no está en un núcleo.
Ambas todavía se encuentran en la naturaleza. Las arqueas son famosas por habitar ambientes extremos (desiertos, salinas, geiseres) y también, como las bacterias están en muchos ambientes cotidianos incluso en nuestra piel y en nuestro intestino. A diferencia de las bacterias, no conocemos enfermedades causadas por las arqueas.
T: ¿Por qué este hallazgo es importante? ¿Qué se creía antes?
P.A.: Unos 1.500 millones de años después del comienzo de la vida (o sea, hace 2.000 millones de años) con los procariotas aparecen los eucariotas, que son organismos hechos por células más complejas donde el material genético está encerrado en un núcleo, y de allí vienen casi todos los seres vivos que conocemos: dinosaurios, plantas, insectos, parásitos, hongos y animales.
Con los eucariotas aparece también la reproducción sexual, esto es un tipo de reproducción en la que un nuevo organismo se genera a partir de la fusión de dos células que llamamos gametos (como el óvulo y el espermatozoide en el caso de los mamíferos). Las bacterias y las arqueas no hacen eso.
Ahora bien, para que fusionen dos gametos hay proteínas que son esenciales. En plantas, animales invertebrados y muchos parásitos a estas proteínas las llamamos «fusexinas» y pensamos que aparecen (como el sexo) junto con los primeros eucariotas, es decir hace 2.000 millones de años.
Curiosamente, hay también fusexinas en algunos virus (como el del Dengue o el del Zika). Los virus aparecieron desde que existen las células y no se reproducen por sí solos sino que para hacerlo necesitan de una célula hospedadora. Entonces virus como el del Dengue o el Zika usan las fusexinas para fusionarse con las células, entrar en ellas y usarlas para multiplicarse.
Entonces, esta «doble pertenencia» de las fusexinas estando tanto en virus como en gametos nos llevaba a una pregunta tipo «el huevo o la gallina» ¿qué apareció primero, una fusexina viral o una eucariota?
T: Y el hallazgo de ustedes incorpora una variable nueva a esa pregunta…
P.A.: Exacto. La respuesta es ‘ni lo uno ni lo otro’ porque encontramos fusexinas en arqueas. Entonces, ¿estas proteínas son más antiguas que los eucariotas?, ¿tienen 2.000 millones y no 3.500 millones de años de antigüedad? ¿qué hacen las fusexinas en organismo que no se reproducen sexualmente? ¿una proteína esencial para la reproducción sexual es más antigua que el sexo mismo?
Parece paradójico pero deja de serlo si uno piensa que estos organismos, las arqueas, pueden tener algún tipo de sexualidad primitiva, anterior al sexo.
T: ¿Cuál es la importancia de este descubrimiento?
P.A.: Por un lado, aparecen nuevas teorías que nos ayudan a entender el origen de la reproducción sexual y de los organismos eucariotas mismos. ¿El sexo de los eucariotas, deviene de un sexo primitivo de las arqueas? ¿Las fusexinas de arqueas ayudaron a transformar una célula de arqueas en una célula eucariota?
Por otro lado, creemos que hoy en día las fusexinas de arqueas, fusionando células, permiten el intercambio de genes. Si esto es así entonces es una forma, hasta ahora desconocida, de transferir genes entre células.
Hasta ahora conocemos tres mecanismos que usan las bacterias y las arqueas para transferir genes: transformación (que consiste en introducir ADN libre que está en el ambiente, proveniente de células que se rompen o lo liberan), conjugación (que es un mecanismo de transferencia por una ‘jeringa’ que va de un microorganismo a otro por donde le pasa el ADN), y la tercera es transducción y es el pase del ADN entre células a través de un virus que hace de intermediario. Si las fusexinas fusionan las células sería una cuarta forma.
A partir de esto podemos pensar si este mecanismo también existe en bacterias y quizás relacionarlo con una problemática sanitaria muy urgente: las bacterias resistentes a los antibióticos.
En este contexto, una bacteria que recibe de sus vecinas más y más genes de resistencia a antibióticos se transforma en una “super bacteria” porque no hay antibiótico con que darle. Si las bacterias tienen fusexinas (aún no lo sabemos) o un tipo de “sexualidad primitiva” parecida a la que creemos que hay en arqueas será interesante saber entonces si esto también puede generar “super bacterias”.
Estas serán las siguientes investigaciones que tendremos que encarar.