Thor, el legendario dios nórdico de la ciudad mitológica de Asgard, no está solo. Según una investigación pionera publicada en la revista Naturalezanosotros, los humanos, junto con las águilas, las estrellas de mar, las margaritas y todos los organismos complejos de la Tierra, somos, en cierto sentido, asgardianos.
Al analizar los genomas de cientos de diferentes microbios llamados arqueas, los investigadores de la Universidad de Texas en Austin y otras instituciones han descubierto que los eucariotas, formas de vida complejas con núcleos en sus células, incluidas todas las plantas, animales, insectos y hongos del mundo. rastrear sus raíces hasta un antepasado arqueano común de Asgard. Eso significa que los eucariotas son, en la jerga de los biólogos evolutivos, un «clado bien anidado» dentro de las arqueas de Asgard, similar a cómo las aves son uno de varios grupos dentro de un grupo más grande llamado dinosaurios, que comparten un ancestro común. El equipo descubrió que todos los eucariotas comparten un ancestro común entre los Asgard.
No se han encontrado fósiles de eucariotas desde hace unos 2 mil millones de años, lo que sugiere que antes de eso, solo existían varios tipos de microbios.
«Entonces, ¿qué eventos llevaron a los microbios a convertirse en eucariotas?» dijo Brett Baker, profesor asociado de biología integradora y ciencias marinas de UT Austin. «Esa es una gran pregunta. Tener este ancestro común es un gran paso para entender eso».
Dirigido por Thijs Ettema de la Universidad de Wageningen en los Países Bajos, el equipo de investigación identificó el pariente microbiano más cercano a todas las formas de vida complejas en el árbol de la vida como un orden recién descrito llamado Hodarchaeales (o Hods para abreviar). Los Hods, que se encuentran en sedimentos marinos, son uno de varios subgrupos dentro del grupo más grande de arqueas de Asgard.
Las arqueas de Asgard evolucionaron hace más de 2 mil millones de años y sus descendientes aún viven. Algunas se han descubierto en sedimentos de aguas profundas y aguas termales de todo el mundo, pero hasta ahora solo dos cepas se han cultivado con éxito en el laboratorio. Para identificarlos, los científicos recolectan su material genético del medio ambiente y luego ensamblan sus genomas. Con base en las similitudes genéticas con otros organismos que se pueden cultivar en el laboratorio y estudiar, los científicos pueden inferir el metabolismo y otras características de los Asgard.
«Imagínese una máquina del tiempo, no para explorar los reinos de los dinosaurios o las civilizaciones antiguas, sino para viajar profundamente a las posibles reacciones metabólicas que podrían haber provocado el amanecer de la vida compleja», dijo Valerie De Anda, investigadora en el laboratorio de Baker. «En lugar de fósiles o artefactos antiguos, observamos los planos genéticos de los microbios modernos para reconstruir su pasado».
Los investigadores ampliaron la diversidad genómica conocida de Asgard, agregando más de 50 genomas de Asgard no descritos como entrada para su modelado. Su análisis indica que el antepasado de todos los Asgard modernos parece haber estado viviendo en ambientes cálidos, consumiendo CO2 y químicos para vivir. Mientras tanto, los Hods, que están más estrechamente relacionados con los eucariotas, son metabólicamente más similares a nosotros, comen carbono y viven en ambientes más fríos.
«Esto es realmente emocionante porque estamos buscando por primera vez los planos moleculares del ancestro que dio origen a las primeras células eucariotas», dijo De Anda.
En la mitología nórdica, Hod (también deletreado Höd, Höðr o Hoder) es un dios, el hijo ciego de Odín y Frigg, que es engañado para que mate a su propio hermano Baldr.
«Sigo bromeando en mis charlas que ‘Todos somos asgardianos'», dijo Baker. «Eso probablemente estará en mi lápida».
Otros autores de UT Austin son Kiley W. Seitz y Nina Dombrowski. Además de Ettema, autores de otras instituciones son Laura Eme, Daniel Tamarit, Eva Caceres, Courtney Stairs, Max Schön, William Lewis, Felix Homa, Jimmy Saw, Jonathan Lombard, Takuro Nunoura, Wen-Jun Li, Zheng-Shuang Hua, Lin-Xing Chen, Jillian Banfield, Emily St. John, Anna-Louise Reysenbach, Matthew Stott, Andreas Schramm, Kasper Kjeldsen y Andreas Teske.
El apoyo para esta investigación fue proporcionado por el programa Origin of Eukaryotes de las Fundaciones Moore y Simons, la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., la Fundación Wellcome Trust, el Consejo Europeo de Investigación, el Consejo Sueco de Investigación, el Consejo Holandés de Investigación, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, la Fundación Wenner-Gren, el Laboratorio Science for Life (Suecia) y las Acciones Marie Sk?odowska-Curie de la Comisión Europea.
«Para mí, lo más emocionante es que estamos empezando a ver la transición de lo que los biólogos creen que es un arqueón a este organismo Hodarchaeales que se parece más a un eucariota», explicó Baker. «Otra forma de decirlo es que estos Hods son nuestro grupo hermano en el mundo de las arqueas».
Baker dijo que tiene sentido que de todas las arqueas, los Asgard sean los que engendraron eucariotas. Al igual que los eucariotas, los miembros de las arqueas de Asgard tienen muchos genes con múltiples copias en sus genomas. En los eucariotas, cuando los genes se duplicaron, las nuevas copias a menudo asumieron nuevas funciones, dando a los organismos nuevas habilidades. Fue uno de los grandes impulsores de la evolución.
«No sabemos, en estos Asgard específicamente, a qué condujeron las duplicaciones de genes», dijo Baker. «Pero sabemos que en los eucariotas las duplicaciones de genes condujeron a nuevas funciones y a un aumento de la complejidad celular. Entonces, creemos que esa es una de las formas en que los Asgard condujeron a las innovaciones que definen a los eucariotas».
Los científicos que estudian las arqueas han encontrado muchas proteínas que alguna vez se pensó que eran exclusivas de los eucariotas. Baker dijo que eso plantea la pregunta: ¿Qué funciones cumplen estas proteínas eucariotas en las arqueas?
«Creo que estudiar estas formas de vida más simples y sus características eucariotas nos dirá mucho sobre nosotros mismos», dijo Baker.
