Se han encontrado bacterias simbióticas que viven dentro de insectos con los genomas más pequeños jamás registrados para un organismo vivo, superando los límites de lo que define la vida mínima. El descubrimiento desafía nuestra comprensión de cómo los organismos pueden sobrevivir con material genético muy reducido y plantea preguntas sobre el camino evolutivo desde los microbios de vida libre hasta los componentes celulares como las mitocondrias.
Los simbiontes ultrareducidos
Los saltamontes, insectos que se alimentan exclusivamente de la savia de las plantas, dependen de bacterias simbióticas para complementar su ingesta de nutrientes. Durante millones de años, estas bacterias se han entrelazado tanto con sus huéspedes que residen dentro de células especializadas en el abdomen del insecto, proporcionando nutrientes esenciales que los insectos no pueden obtener de su dieta azucarada. Como resultado de esta dependencia, las bacterias han reducido drásticamente sus genomas (el conjunto completo de instrucciones genéticas) a una fracción de su tamaño original.
Investigadores dirigidos por Piotr Łukasik de la Universidad Jagellónica de Cracovia, Polonia, analizaron el ADN extraído de 149 insectos de 19 familias de saltamontes. El equipo secuenció los genomas de dos bacterias simbióticas clave, Vidania y Sulcia, y descubrió que eran increíblemente pequeños: menos de 181.000 pares de bases de largo. Por el contrario, el genoma humano contiene miles de millones de pares de bases. Algunas cepas de Vidania midieron sólo 50.000 pares de bases, lo que las convierte en los genomas más pequeños conocidos para cualquier forma de vida, superando al poseedor del récord anterior, Nasuia.
El borde de la viabilidad
En un tamaño tan reducido (algunas cepas poseen sólo unos 60 genes codificadores de proteínas), estas bacterias existen en la escala de los virus. A modo de comparación, el genoma del virus detrás del COVID-19 tiene alrededor de 30.000 pares de bases. Esto plantea una pregunta fundamental: ¿en qué momento un microbio muy reducido deja de considerarse completamente vivo? La distinción entre un organismo vivo y un orgánulo, como las mitocondrias, se vuelve cada vez más borrosa.
La función principal de la bacteria en esta relación simbiótica es producir fenilalanina, un aminoácido crucial para construir y fortalecer los exoesqueletos de los insectos. El equipo de Łukasik teoriza que se produce una pérdida masiva de genes cuando los insectos adquieren fuentes de nutrientes alternativas o cuando microbios adicionales asumen esas funciones.
Evolución y orígenes de los orgánulos
Las bacterias simbióticas han estado coevolucionando con sus insectos huéspedes durante aproximadamente 263 millones de años, evolucionando de forma independiente hacia una reducción extrema del genoma en diferentes grupos de saltamontes. Esta trayectoria evolutiva refleja los orígenes de las mitocondrias y los cloroplastos, orgánulos productores de energía dentro de las células animales y vegetales que descienden de bacterias antiguas. Estos orgánulos también residen dentro de las células huésped y se transmiten de generación en generación.
Si bien algunos investigadores, como Nancy Moran de la Universidad de Texas en Austin, están abiertos a clasificar estas bacterias altamente reducidas como orgánulos, persisten diferencias. Las mitocondrias son mucho más antiguas: surgieron hace más de 1.500 millones de años, y sus genomas son aún más pequeños: alrededor de 15.000 pares de bases. Además, las mitocondrias se distribuyen por todo el organismo, mientras que estas bacterias simbióticas permanecen confinadas a células especializadas.
Łukasik sugiere que tanto estas bacterias como las mitocondrias simplemente ocupan puntos diferentes en un gradiente evolutivo de dependencia. Sospecha que aún quedan por descubrir genomas de simbiontes más pequeños, lo que desdibuja aún más las líneas entre vida, simbiosis e integración celular.
