Cianobacterias termófilas y evolución

Unas cianobacterias termófilas nos ayudan a comprender cómo fue la aparición de los intrones de los seres complejos y quizás a producir biocombustibles de una manera más eficiente.

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Nunca tendremos más información genética potencial sobre el pasado biológico de este planeta que en este mismo y preciso instante. Ahora, segundos después de la frase anterior, ya disponemos de menos, porque alguna especie, de la muchas que pueblan la Tierra, seguro que ya se ha extinguido para siempre, desapareciendo con ella la información genética que custodiaba.

Disponemos de una Gran Biblioteca de Alejandría compuesta de numerosos volúmenes que corresponden a las distintas especies de los distintos reinos que constituyen la Biosfera. Mucha de esa información está repetida, porque muchos procesos metabólicos y parte de la historia evolutiva son comunes a muchas especies. Pero incluso saber cómo se dan esas repeticiones nos puede enseñar mucho sobre cómo fue la historia de la vida y, en definitiva, qué eventos contingentes nos trajeron a nosotros a este planeta.

Cada uno de esos volúmenes, incluso aquellos que corresponden a las especies microbianas más modestas, puede ser esencial para conocer más, para saber más. Por desgracia, estamos arrojando a la hoguera de la extinción cada más especies y lo hacemos a un ritmo que crece en el tiempo. La destrucción de información, y hacerlo conscientemente, probablemente sea el mayor pecado que el ser humano puede cometer, porque nos acerca a la barbarie y nos separa de la sabiduría. Perdemos bibliotecas de Alejandría constantemente.

Un ejemplo de lo importante que puede ser cualquier especie para la comprensión de la realidad podría ser Thermosynechococcus elongatus, una cianobacteria que prospera en unos manantiales termales de Japón, y que es capaz de vivir a 65 grados centígrados. Este humilde microbio nos podría ayudar a resolver un misterio de la evolución de organismos complejos e incluso ayudarnos en la producción de biocombustibles para el siglo XXI.

Alan Lambowitz y Georg Mohr empezaron a investigar este microorganismo después de notar que tiene un porcentaje insualmente alto de unos elementos genéticos denominados intrones del grupo II. Ahora publican sus hallazgos en PLoS.

Los intrones son unos elementos misteriosos en la evolución. Hasta la década de los setenta del pasado siglo se creía que los genes de todos los organismos se presentaban de una manera continua y producían un ARN continuo que se traducía a proteínas. Se encontró, sin embargo, que muchos genes de los eucariotas (los seres complejos cuyas células tienen núcleo diferenciado y que incluye a los humanos) no eran así. Muchos genes eran discontinuos y consistían en regiones de ADN codificante que estaban separadas por áreas conocidas por intrones. Resultó que los genomas estaban cargados de intrones. Recordemos que en humanos, por ejemplo, los intrones constituyen el 40% del genoma.

Se cree que los intrones habrían evolucionado a partir de parásitos genéticos que existieron para benefiarse a sí mismos y que se propagaron sin matar al organismo que les hospedaba. La pregunta que nos podemos plantear es por qué estos intrones existen y cómo terminaron siendo una parte tan grande del genoma humano.

Para poder entender la historia temprana de los intrones, Lambowitz y Mohr han centrado su investigación en las bacterias, porque creen que son el origen evolutivo de los intrones. Se fijaron en T. elongatus en concreto porque es la única bacteria conocida en la que los intrones proliferan de un modo similar a la de los organismos más complejos, como puedan ser los humanos.

No podemos retroceder unos miles de millones de años en el tiempo con una máquina del tiempo para ver cómo los intrones empezaron a proliferar en los primeros eucariotas. Según Mohr lo que podemos hacer es investigar los mecanismos que permiten a los intrones proliferar en esta bacteria y tratar de inferir cómo este mismo mecanismo evolucionó en el pasado en los eucariotas.

Entre los mecanismos que han identificado, el que probablemente sea el más sorprendente trata del papel que juega el calor a la hora de permitir la proliferación de intrones en T. elongatus. Las altas temperaturas, como las que se dan en las fuentes termales donde vive este microorganismo, pueden desenrollar las hebras de ADN del genoma, facilitando así que los intrones se inserten así mismos en él.

Según Lambowitz, esta prueba del "derretimiento de ADN" es particularmente sugerente cuando se trata de imaginar cómo los intrones proliferaron el los primeros eucariotas, porque la Tierra era más cálida hace mil millones de años, cuando empezaron a proliferar los primeros eucariotas. El genoma de los primeros eucariotas puede que empezara con unos pocos intrones, pero a lo largo del tiempo, gracias en parte a las altas temperaturas, los intrones podrían multiplicarse rápidamente.

Además, esta investigación puede que también contribuya inesperadamente a la enorme explosión de investigación en torno a las bacterias termófilas como fuente de biocombustibles.

Así por ejemplo, hay una especie particular de bacteria termófila que es muy eficaz la hora de convertir celulosa en etanol, pero que se resiste a ser manipulada genéticamente.

El Departamento de Energía de los EEUU ha invertido dinero en ello. Necesitan mejorar esta variedad de microorganimos, pero no han sido capaces de hacerlo hasta el momento. El descubrimiento de que los intrones trabajan mejor a altas temperaturas puede que permita una manipulación genética adecuada.

Lambowitz, Mohr y sus colaboradores ya están trabajando para ver si pueden aplicar ingeniería genética a bacterias termófilas y así mejorar la producción de biocombustibles. Sus hallazgos puede que también se apliquen a otros campos de la biotecnología y la biomedicina en los que haya microorganismos o enzimas que funcionen mejor a altas temperaturas.

Sin embargo, todavía están planeando comprender mejor las cuestiones científicas básicas y profundas que les llevaron a este asunto en un primer momento.

Puede que saciar la curiosidad sobre cuestiones fundamentales, en lugar de cuestiones aplicadas, sea lo que guíe a los auténticos científicos. Ojalá lo puedan hacer por tiempo ilimitado.