La evolución microbiana revela pistas sobre la historia de la vida
Los microbios desempeñan un papel fundamental en los ecosistemas y la salud humana y han evolucionado a lo largo del tiempo para proliferar. Los importantes avances en las técnicas de secuenciación están proporcionando una gran cantidad de datos sobre la diversidad de la vida microbiana, lo que permite comprender cómo funcionan y cómo han evolucionado. «Una cuestión clave es cómo producen y conservan la energía», explica la coordinadora del proyecto EvolPhysiol Filipa Sousa(se abrirá en una nueva ventana), de la Universidad de Viena(se abrirá en una nueva ventana). «Mientras que los ordenadores funcionan con electricidad, los seres vivos utilizan ATP (trifosfato de adenosina, la principal molécula portadora de energía en las células)». Los seres humanos producen ATP cuando respiran oxígeno. Sin embargo, algunos microbios han desarrollado mecanismos para producir ATP no solo a partir del oxígeno, sino también de otras fuentes como el azufre y el nitrógeno.
Adentrarse en los microbios
El equipo del proyecto EvolPhysiol, financiado por el Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana), pretendía estudiar la forma en que los microbios han aprendido a producir ATP y su evolución a lo largo del tiempo. El proyecto se centró en particular en las arqueobacterias y las bacterias, dos grupos de microorganismos unicelulares que se sabe que están por todas partes. «Nuestro principal objetivo era obtener información sobre estos microbios», explica Sousa. «Queríamos comprender la diversidad global de los microbios en la actualidad y retroceder en el tiempo». El proyecto se basó en el hecho de que la biología es muy modular. «A distintos niveles, la vida suele estar hecha de bloques de construcción, como los de Lego», añade Sousa. «Las proteínas, por ejemplo, pueden reorganizarse para construir cosas diferentes. Esto permite diferentes funciones y que los organismos se enfrenten a diferentes compuestos». El equipo del proyecto también «miró» dentro de las proteínas para identificar los cofactores que los organismos reutilizan con frecuencia. «Esto significa que, cuando evolucionan, no tienen que inventarlo todo desde cero», explica Sousa.
Grandes bases de datos y secuencias genómicas
El equipo del proyecto se ocupó de miles de genomas. Se filtró la calidad de las grandes bases de datos genómicos y se compararon las secuencias para encontrar las proteínas. «Lo divertido fue intentar dar sentido a todos estos datos, teniendo en cuenta al mismo tiempo consideraciones biológicas y geológicas», dice Sousa. Con este trabajo se desenterraron algunos resultados muy inesperados, por ejemplo en relación con el ciclo del azufre. El consenso general era que las arqueobacterias debían haber recibido esta funcionalidad de las bacterias. «Aunque identificamos que una enzima clave implicada en el ciclo del azufre procedía probablemente de bacterias, el resto de la vía era resultado de una sustitución sinónima (un cambio en la secuencia de ADN en el que no se modifica la secuencia de aminoácidos producida)», señala Sousa.
Identificar aplicaciones biotecnológicas nuevas
La enorme cantidad de datos generados impidió al equipo del proyecto examinarlo todo, y varios aspectos del proyecto, como la diversidad microbiana, se siguen estudiando. «Seguir buscando la evolución de estos componentes básicos es la dirección en la que quiero continuar», señala Sousa. «Creo que está en nuestra naturaleza humana saber de dónde venimos». Sousa señala que nuestro planeta, cuya edad se estima en unos 4 500 millones de años, estuvo poblado antaño únicamente por arqueobacterias. Entender cómo estos microbios coevolucionaron con el medio ambiente puede decirnos mucho sobre nuestro pasado lejano, y también quizá beneficiar nuestro futuro mediante la identificación de aplicaciones biotecnológicas nuevas. «Cuanto más los conozcamos, más podremos utilizarlos a nuestro favor», añade.
