Descubiertos extraños microbios ultra-pequeños

NanoarqueotasLos microbios – miembros del dominio de las criaturas unicelulares llamadas Arqueas — son menores que cualquier otro organismo conocido, rivalizando en tamaño sólo con microbios que pueden sobrevivir sólamente como parásitos unidos al exterior de otras células. Sus genomas, reconstruidos por un grupo de la UC Berkeley, están entre los menores jamás conocidos.

Los investigadores también descubrieron otro microbio que moraba en la mina y que ocasionalmente produce extrañas protuberancias distintas a cualquier estructura vista antes en las Arqueas y que usa para penetrar en los microbios ultra-pequeños.

“Otras células de la mina tienen lo que parece una aguja que a veces inyectan en las células”, dice Brett J. Baker, investigador del Departamento de Ciencias Planetarias y Terrestres de la UC Berkeley y autor principal de un nuevo artículo sobre el hallazgo. “Es realmente notable y sugiere una interacción que nunca antes se ha descrito en la naturaleza”.

Estas extensiones celulares sólo están presentes cuando se observa interacción entre los microbios, señala el coautor Luis R. Comolli, microscopista del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL).

Baker, Comolli y un equipo liderado por Jillian Banfield, profesor de la UC Berkeley de ciencias de la Tierra y planetarias y de ciencia ambiental, política y gestión y científico en el LBNL, publicaron sus hallazgos.

Bajo la luz del microscopio, los microbios ultra-pequeños parecían motas de polvo. Pero Comolli usó un microscopio crioelectrónico de última generación, o cryoEM, para lograr imágenes en 3D de alta resolución e incluso midió el volumen interno de un microbio aislado — entre una décima y una centésima del volumen de la bacteria E. coli. Cada microbio, conocido como ARMAN, por nanoorganismos arqueanos acidofílicos de la Mina Richmond, es elipsoide y de sólo 200-400 nanómetros de diámetro, un tercio del diámetro de la E. coli que tiene forma de bastón.

El equipo reconstruyó los genomas de tres linajes distintos de ARMAN y encontró que eran diminutos — apenas 1 millón de pares de bases, en contraste con los varios miles de millones de los humanos. En el menor de los tres, la media de longitud genética era de apenas 774 pares de bases, mientras que los humanos tienen una longitud genética media de 10 000 a 15 000 pares de bases. Los pares de bases, la menor unidad química del gen, son ácidos nucléicos que aparecen en cuatro formas. Los pares de bases se encadenan para crear el ADN, y un gen es una secuencia de pares de bases que codifican una proteína única.

Los genomas son tan pequeños que los investigadores sospecharon inicialmente que los microbios ARMAN eran parásitos de otros microbios, dado que los parásitos pueden permitirse perder genes que ya tiene su anfitrión.

Pero de las 70 especies individuales hasta ahora fotografiadas en 3D, el 90 por ciento parecen vivir libres. El otro 10 por ciento está empalado en las misteriosas espinas similares a agujas de los Termoplasmatales, la otra arquea que vive junto a ARMAN en la mina. Los investigadores sospechan que las penetrantes espinas pueden indicar que los microbios parasitan a otros microbios al menos durante parte del tiempo, al contrario que los parásitos o los organismos simbióticos, que deben estar asociados a otro organismo para vivir.

“Los ARMAN están entre los microbios más pequeños de los que tenemos conocimiento, si no libres, al menos no están obligados a ser parásitos o simbiontes permanentemente”, dice Comolli.

Las células tienen aproximadamente el doble de tamaño de un virus, el cual sólo puede replicarse en organismos vivos y por esto no se le considera “vivo”.

“El genoma es muy compacto”, añade Baker. “Un genoma microbiano un 10 por ciento mayor tiene el mimo número de genes que ARMAN”.

El organismo tiene un porcentaje mucho más alto – 45 % – de genes desconocidos que cualquier otro organismo secuenciado, señala.

“ARMAN comparte genes con los Euriarqueotas y Crenarqueotas, pero también tienen una gran cantidad de genes que no se han visto antes en estas ramas de las Arqueas”, señala, lo que sugiere que ARMAN puede haber estado por aquí desde que esas dos ramas se separaron hace miles de millones de años.

La reconstrucción tomográfica tridimensional de cryoEM muestra la arquitectura única de ARMAN, comenta Comolli. Tienen muy pocos ribosomas – las máquinas que fabrican las proteínas – por unidad de volumen, por ejemplo; en el mismo volumen, E. coli tendría 100 veces más. Los ribosomas también se distribuyen cerca de la pared celular. Las células ARMAN también tienen un enigmático tubo interno. Al igual que otras Arqueas, sin embargo, no tienen núcleo ni orgánulos internos.

El grupo de Banfield describió inicialmente a los microbios ARMAN hace cuatro años, tras identificar a los organismos en las piscinas ácidas de la Mina Richmond, que es propiedad de Ted Arman, en Iron Mountain, California. Los continuados análisis del equipo han revelado una sorprendente organización dentro de las comunidades de biopelículas de drenaje de la mina que crecen en soluciones que tienen la acidez del ácido de batería. Los nuevos datos ayudarán a los investigadores a explorar más la comunidad de organismos de la mina y determinar cómo dichos seres son capaces de vivir en unos entornos tan hostiles y convertir los sulfuros de hierro en ácido sulfúrico.

“Haber descrito estos microbios a nivel genómico nos permite desarrollar métodos de identificación molecular y combinarlos con imágenes en 3D de los microbios para estudiar la distribución de estos organismos dentro de este pequeño sistema ecológico, esta pequeña sociedad de la mina”, dice Comolli.


Fecha Original: 17 de mayo de 2010
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Comments (5)

  1. Que geniales son las Arqueas y que poco que sabemos de ellas

  2. Un resumen muy majo sobre arqueas que recomiendo leer: Life in the third realm, escrito por Olivia Judson en NYTimes.com

  3. ¿Cómo localizar la imagen original de cada artículo? (si existe)

    En algunos artículos me entra la curiosidad de ver en mejor detalle la imagen que encabeza el artículo (o me gustaría tenerlo de wallpaper) pero rara vez logro dar con el original.

    ¿Es posible?

    ¡Gracias!

  4. Jurl

    Menos mal que ya lo sabíamos todo… xD

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