Investigadores descubren que dos linajes distintos de microalgas marinas redujeron el genoma de sus bacterias simbióticas exactamente bajo el mismo patrón funcional para sobrevivir en el océano.
Las profundidades del océano abierto representan uno de los entornos más austeros del planeta. Para sobrevivir en estos desiertos biológicos desprovistos de nutrientes, ciertas microalgas del orden Dinophysiales —en este caso, la especie Citharistes regius— desarrollaron una estrategia evolutiva fascinante: construyeron en su propia estructura externa un bolsillo protector conocido como la cámara de feosoma (phaeosome chamber). Dentro de este recinto, el dinoflagelado alberga cianobacterias vivas del género Synechococcus que le proveen de energía fotosintética a cambio de un refugio seguro.
El equipo liderado por Takuro Nakayama, Mami Nomura, Akinori Yabuki, Kogiku Shiba, Kazuo Inaba y Yuji Inagaki —pertenecientes al Center for Computational Sciences y al Shimoda Marine Research Center de la Universidad de Tsukuba, junto al JAMSTEC— ha secuenciado por primera vez el genoma completo del simbionte de Citharistes regius. Al analizar su código genético y compararlo con el genoma previamente identificado en otro dinoflagelado (Ornithocercus magnificus), el grupo científico halló un fenómeno sorpresivo de evolución reductiva convergente.
Imaginemos el genoma de una cianobacteria de vida libre como un kit completo de herramientas mecánicas (cerca de 2.369 grupos de proteínas). Cuando una bacteria pasa a vivir en el interior blindado del feosoma de un dinoflagelado, muchas de esas herramientas dejan de ser necesarias. En lugar de conservar genes redundantes, el simbionte descarta parte de su material genético innecesario para ahorrar energía, un proceso conocido como erosión del genoma.
Lo verdaderamente extraordinario del hallazgo de Nakayama y sus colegas es que, a pesar de que los simbiontes de Citharistes regius y Ornithocercus magnificus provienen de linajes evolutivos distintos dentro de las picocianobacterias, ambos experimentaron exactamente el mismo recorte génico. Ambos simbiontes redujeron su proteoma funcional en un 59% con respecto al ancestro común. Además, el 90% de las familias de proteínas retenidas (1.259 grupos proteicos) son completamente idénticas entre ambas especies de cianobacterias.
El grupo de genes que sufrió el mayor descarte fue el de los transportadores celulares (transporters). Al vivir en un microentorno extracelular protegido y controlado directamente por la superficie del dinoflagelado hospedero, las cianobacterias ya no necesitan lidiar con las fluctuaciones y toxinas del océano abierto, por lo que desmantelaron sus complejos de transporte de membrana sobrantes. Este nivel de coincidencia genómica demuestra que las presiones ambientales imponen una regla de minimización biológica predecible.
Con información de Revista Nature.
