Investigadores de los Estados Unidos que investigan cómo los organismos unicelulares evolucionaron para convertirse en multicelulares se encontraron con un fenómeno extraño durante sus experimentos: los eucariotas unicelulares llamados coanoflagelados, que son los parientes vivos más cercanos a los animales, comienzan a reproducirse sexualmente en respuesta a una proteína producidapor bacterias. Por qué sucede esto en entornos naturales aún no está claro, aunque especulan que podría ayudar a los coanoflagelados a aparearse fácilmente con otros de la misma especie. El hallazgo se presenta el 31 de agosto en la revista celda .
Los choanoflagelados son una colección de protistas que se utilizan como organismos modelo para investigar el origen evolutivo de los animales. Investigadores de la Universidad de California, Berkeley y la Facultad de Medicina de Harvard estaban estudiando cómo ciertas bacterias influyen en el desarrollo multicelular en el coanoflagelado unicelular Salpingoeca rosetta cuando observaron el efecto secundario inesperado.
"Sabíamos que esta bacteria Vibrio fischeri , no indujo el desarrollo multicelular, lo que lo convirtió en un gran control negativo ", dice la coautora principal Nicole King @A_Nicole_King, bióloga celular y genetista de Berkeley." Pero cuando miramos de inmediato después de agregar la bacteria,vio un comportamiento de enjambre muy extraño. Y resultó que esto era un preludio del apareamiento ".
El enjambre entre organismos unicelulares a menudo precede a la reproducción sexual porque aumenta rápidamente la densidad de población en un área pequeña, mientras que sería mucho más raro que dos coanoflagelados se encontraran espontáneamente y se aparean en condiciones normales. Los investigadores utilizaron el genotipado para determinar que el apareamiento,en lugar de simplemente "pegajosidad" o fusión celular, estaba ocurriendo, lo que confirma un cambio de comportamiento asexual a sexual.
"Los choanoflagelados tienen mucha flexibilidad en su historia de vida. Pueden seguir y seguir siendo asexuales, pero aquí estamos demostrando que pueden ser sexuales y que el cambio a la sexualidad está regulado por una señal bacteriana", diceKing. "En el mundo animal, una molécula que induce o provoca el comportamiento sexual puede razonablemente llamarse afrodisíaco".
S. Rosetta y V. Fischeri son ambos organismos marinos, que se encuentran en los mismos hábitats oceánicos. Los investigadores demostraron, de hecho, que incluso los niveles ambientales bajos de la bacteria 400 células por mililitro eran suficientes para inducir el enjambre y el apareamiento de los coanoflagelados. Además,ese comportamiento podría atribuirse a la actividad de una proteína específica secretada constantemente por las bacterias, una proteína a la que llamaron EroS en referencia al dios griego del sexo.
"Estaba seguro de que sería una molécula pequeña, como las feromonas sexuales en las anémonas de mar o algo por el estilo. Entonces, cuando descubrimos que era una proteína grande, fue un gran impacto", dice el coautor principal Jon Clardy, biólogo químico de la Facultad de Medicina de Harvard.
Al seguir investigando, los investigadores demostraron que EroS es una condroitinasa, una enzima que degrada un tipo específico de moléculas sulfatadas que se encuentran en la matriz extracelular de S. Rosetta que antes se pensaba que era exclusivo de los animales. También encontraron que si se inhibía esta función enzimática, no ocurría el enjambre, mientras que las condroitinasas de otras bacterias acuáticas reproducían los efectos afrodisíacos.
De cara al futuro, los investigadores planean investigar los puntos moleculares más finos de cómo las condroitinasas como EroS inducen el apareamiento. También señalan que la capacidad de usar EroS para estimular el apareamiento abre un nivel completamente nuevo de control experimental al sondear la biología celularde coanoflagelados.
Ambos autores también reflexionan sobre la serendipia del proyecto como uno de sus aspectos más gratificantes. "Hasta ahora, escribimos propuestas de subvenciones, o escribimos artículos, o enseñamos a los estudiantes cómo hacer ciencia, y parece muy sencillo.seco y muy planificado con anticipación. Detectar algo extraño que podría ser interesante y que salga así, no es tan habitual en la forma en que investigamos día a día ", dice Clardy.
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