Arqueas -un tipo único de microorganismo unicelular– que prosperan en un pequeño lago antártico tan salado que permanece sin hielo todo el año, se comportan sorprendentemente como agresivos depredadores.
En Deep Lake las temperaturas en invierno llegan a los -20 °C. Los microbiólogos de la Universidad de Tecnología de Sídney (UTS), el Dr. Yan Liao y el profesor asociado Iain Duggin, del Instituto Australiano de Microbiología e Infecciones, han estado estudiando cómo crecen y sobreviven en su interior las arqueas, formas de vida simples y antiguas.
“Las arqueas son uno de los tres linajes de la vida, junto con las bacterias y los eucariotas (organismos cuyas células tienen un núcleo rodeado de membrana, incluidas las plantas y los animales). Están muy extendidas y desempeñan un papel crucial en el mantenimiento de los ecosistemas de la Tierra“, dijo en un comunicado el Dr. Liao.
Un nuevo estudio publicado en Nature Communications, dirigido por el Dr. Liao y el Dr. Joshua Hamm del Instituto Real Holandés de Investigación Marina, muestra por primera vez que algunas de estas arqueas son parásitos que se comportan como depredadores agresivos que matan rápidamente a sus anfitriones.
“Son menos estudiados y comprendidos que los otros linajes. Sin embargo, las arqueas proporcionan pistas sobre la evolución de la vida en la Tierra, así como sobre cómo podría existir la vida en otros planetas. Su bioquímica única también tiene aplicaciones prometedoras en biotecnología y biorremediación.
“Se han encontrado prosperando en fuentes termales hirvientes muy ácidas, respiraderos hidrotermales de aguas profundas a temperaturas muy superiores a los 100 °C, en aguas hipersalinas como el Mar Muerto, así como en la Antártida”, dijo el Dr. Liao.
Las arqueas utilizadas en el estudio fueron recolectadas del frío e hipersalino Deep Lake en la Antártida por el profesor Ricardo Cavicchioli, autor principal de la UNSW Sydney, quien inicialmente dirigió este proyecto. El Dr. Liao y el profesor asociado Duggin también han viajado a lagos salados rosados australianos para recolectar arqueas.
Dentro de las arqueas, hay un grupo llamado arqueas DPANN que son mucho más pequeñas que otras arqueas, con genomas muy pequeños y capacidades metabólicas limitadas. El estudio revela que dependen de Los microbios hospedadores, en particular otras arqueas, pueden sobrevivir.
Arqueas depredadoras y agresivas
“Es la primera vez que se observa un comportamiento tan agresivo en las arqueas. En muchos sentidos, la actividad es similar a la de algunos virus, lo que nos lleva a reevaluar su papel ecológico en el entorno antártico”, afirmó el Dr. Hamm.
Se han cultivado muy pocas arqueas DPANN en el laboratorio, y el Dr. Liao y sus colegas desarrollaron nuevas técnicas, que incluyen tinción de muestras única, microscopía de fluorescencia en vivo y microscopía electrónica, para visualizar las partes internas de las células hospedadoras y rastrear las interacciones entre las arqueas DPANN y sus hospedadores.
El Dr. Liao tiñó al hospedador, una arquea llamada Halorubrum lacusprofundi, y a la arquea DPANN parásita Candidatus Nanohaloarchaeum antarcticus, con tintes no citotóxicos que brillan con diferentes colores cuando se exponen a la luz láser.
“Esto nos permitió observar los organismos juntos durante períodos prolongados e identificar las células por color. Vimos que los parásitos DPANN se adherían y luego parecían moverse hacia la célula huésped, lo que provocaba la lisis o la ruptura de la célula huésped“, dijo.
La profesora asociada Duggin dijo que los depredadores son actores importantes en los ecosistemas porque cuando matan a sus huéspedes, no solo se alimentan a sí mismos, sino que también hacen que los restos de las células huésped estén disponibles para que otros organismos se alimenten.
“Esto permite que otros microbios crezcan y evita que el organismo huésped acapare nutrientes. Las arqueas DPANN que investigamos parecen desempeñar un papel mucho más importante en los ecosistemas de lo que se creía. Un estilo de vida parasitario o similar a la infección de estas arqueas puede ser común”.
La Dra. Liao dijo que su investigación futura tiene como objetivo explorar las arqueas para aplicaciones biomédicas y biotecnológicas. Si bien no se ha descubierto que las arqueas causen enfermedades, aún podrían afectar el bienestar. Las arqueas también son responsables de las emisiones de metano del ganado, por lo que un mayor conocimiento de los estilos de vida de las arqueas podría ser útil para combatir el cambio climático.
La investigación fue un esfuerzo colaborativo internacional en el que participaron la UTS, el Instituto Real Holandés de Investigación Marina, la UNSW Sydney, el Laboratorio de Biología Molecular del MRC en Cambridge y la Universidad de Oxford.
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