Descubren una ameba en Blanes de linaje desconocido y con nuevos comportamientos

Los amebozoos son microorganismos eucariotas que ocupan una gran diversidad de nichos ecológicos. Algunos son patógenos y tienen una especial relevancia en medicina. Además, tienen un lugar especial en el árbol de la vida, como grupo hermano de los animales y los hongos.

Un equipo del Instituto de Biología Evolutiva (IBE), un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Pompeu Fabra (UPF), ha descubierto una nueva ameba en Blanes: Apostamoeba explorator. Pertenece a un linaje celular desconocido y presenta un comportamiento único de 'doble ameba' que le permite movilizar dos polos independientes sin llegar a dividirse nunca.

La investigación aporta la genómica de A. explorator y analiza la evolución de la función de las proteínas de amebozoos, animales y hongos. Los resultados arrojan luz sobre la evolución de los tres grupos, con posibles implicaciones para la salud y la ecología.

'Doble ameba'

Los humanos tenemos células ameboides, como los macrófagos, y algunas células cancerosas se comportan de una manera muy similar. Junto con su presencia en una amplia variedad de nichos ecológicos, esto hace que su investigación sea de especial relevancia.

Las amebas son microorganismos unicelulares que mantienen una forma dinámicamente estable, pueden tener más de un núcleo celular y se desplazan formando 'pies falsos' o pseudópodos, extendiendo su membrana celular.

La Apostamoeba explorator se llama así por su tendencia a explorar el entorno. El equipo del IBE la descubrió en una muestra de agua marina de la playa de Blanes, y consiguió aislarla y cultivarla en el laboratorio. Mediante microscopía óptica y electrónica, han observado un comportamiento único en eucariotas. Lo han descrito como la formación de una 'doble ameba': una célula multinucleada se bipolariza en dos polos que actúan de manera semiindependiente y acaban reabsorbiéndose dentro de la misma célula, sin llegar nunca a dividirse.

"La bipolarización solo se observa durante la división en células eucariotas, un punto clave en muchos estudios sobre los procesos cancerosos. Tiene similitudes con los puentes citoplasmáticos entre células de los animales y podría ser una comparación útil para estudiarlos", comenta Àlex Gàlvez-Morante, primer autor del estudio e investigador predoctoral en el IBE durante la investigación. Este comportamiento puede llegar a inducirse en el laboratorio reduciendo la cantidad de nutrientes del cultivo, lo que refuerza la teoría de que tiene una función exploradora.

Un nuevo linaje celular

Más allá de su movimiento individual, A. explorator también es capaz de comunicarse célula a célula mediante la extensión de subpseudópodos y formar 'frentes de alimentación': varias amebas en forma de anillo avanzan conjuntamente sobre una biopelícula bacteriana.

Dada la baja densidad de bacterias medida en el interior de la estructura, el equipo confirma que las células se alimentan de forma coordinada, actuando como una 'segadora'. Estos anillos pueden fusionarse entre sí para formar estructuras más grandes, que pueden llegar a medir más de 1,5 mm, mil veces más que las células, que miden 5 µm individualmente.

Los análisis de ADN revelan que A. explorator no pertenece a ningún linaje de ameba conocido, sino que se trata de un nuevo linaje a nivel de orden que había permanecido oculto en muestras ambientales. En términos de filogenética, sería el equivalente a descubrir el orden de los primates o los cetáceos en los mamíferos.

"Este nuevo linaje está tan alejado del resto de amebozoos que nos lleva a hipotetizar sobre la existencia de numerosas especies de amebas que desconocemos", concluye Daniel Richter, investigador principal del Laboratorio de Biología y Ecología de los Protistas Abundantes del IBE, que ha liderado el estudio. Su grupo busca los protistas más abundantes del planeta para caracterizar la biodiversidad de estos grandes desconocidos, aportando nuevas claves sobre la evolución de los eucariotas.

Amebozoos, 'Fungi' y 'Metazoa'

Apostamoeba explorator pertenece a los amebozoos, un grupo hermano del linaje que dio lugar a los animales y los hongos, y que podría contener claves sobre el origen de muchas especies eucariotas. Para arrojar luz sobre su evolución, el equipo del IBE analizó su contenido genético y lo comparó con el de hongos (Fungi) y animales (Metazoa). Al agrupar las proteínas de los tres grupos según su función, los investigadores confirmaron diferentes estrategias evolutivas.

Como se había observado en estudios anteriores, los metazoos se han especializado en genes relacionados con la multicelularidad, mientras que los hongos lo han hecho en funciones de metabolismo y transporte, esenciales para el aprovechamiento de los nutrientes de su entorno.

Los amebozoos, sin embargo, siguieron una tercera trayectoria evolutiva independiente: conservaron grupos de genes asociados a la motilidad, la fagocitosis y la adaptabilidad ambiental, funciones mucho más cercanas al estado ancestral de los tres grupos: Amorphea.

"Este antepasado probablemente no estaba especializado, sino que se adaptaba continuamente a ambientes cambiantes", explica Gàlvez-Morante. "La evolución de las amebas nos puede enseñar mucho sobre el pasado de los eucariotas. El comportamiento de A. explorator, sin embargo, supone una mirada al futuro de la investigación. Tendremos que seguir explorando", concluye Richter.

Referencia:

Gàlvez-Morante, A. et al. "The evolution of gene functional repertoire in Amorphea: divergent strategies across Amoebozoa, Fungi, and Metazoa". Molecular Biology and Evolution, 2016.

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