Biologia Molecular Mexico

Cuando pensamos en organismos multicelulares complejos, con tejidos organizados y células especializadas, nuestra mente viaja casi instintivamente a animales, plantas u hongos. Los otros dos grandes dominios de la vida, las bacterias y las arqueas, suelen imaginarse como seres unicelulares, más simples en su estructura. Sin embargo, un descubrimiento sorprendente publicado en la prestigiosa revista Science [1] desafía esta visión, revelando que algunas arqueas, bajo las condiciones adecuadas, pueden desarrollar estructuras asombrosamente similares a los tejidos.

Un equipo internacional de científicos, liderado por Alex Bisson de la Universidad Brandeis, se topó con este fenómeno casi por accidente mientras estudiaba la arquea Haloferax volcanii, un microorganismo amante de la sal. Al intentar inmovilizar estas células para observarlas bajo el microscopio usando una técnica común (colocándolas bajo una almohadilla de gel de agarosa), notaron algo inesperado. En lugar de simplemente quedar aplastadas o morir, las arqueas respondían a la presión mecánica de una manera organizada y compleja.

De Célula Única a Estructura Tisular

Bajo una compresión uniaxial constante (como ser apretadas suavemente desde arriba y abajo), las células de H. volcanii dejaban de dividirse de la forma habitual. En cambio, continuaban creciendo y replicando su material genético, convirtiéndose en células grandes con múltiples nucleoides (ADN cromosómico), una etapa conocida como “cenocítica”, similar a lo que ocurre en algunos hongos o etapas tempranas del desarrollo embrionario en animales.

Después de unas 12 horas bajo presión, ocurría la magia: estas grandes células cenocíticas se dividían simultáneamente en múltiples células más pequeñas, formando una capa única y organizada, muy parecida a un epitelio animal o a los patrones observados en tejidos vegetales. Sorprendentemente, esta “celularización” no dependía de las proteínas FtsZ, que son cruciales para la división celular en la mayoría de las bacterias y arqueas, indicando un mecanismo diferente y quizás convergente con el de los eucariotas.

Complejidad Inesperada: Células Especializadas y Propiedades Físicas

Lo más fascinante es que estas estructuras en arqueras no eran simples agregados celulares. Mostraban características propias de tejidos más complejos:

1. Dos Tipos Celulares: Dentro del “tejido” de esta arquea, emergían dos tipos distintos de células: unas periféricas (Per), más anchas y flexibles, y unas centrales (Scu), más altas, rígidas y con una forma geométrica peculiar que recuerda a los “escutoídes”, una forma celular descubierta recientemente en epitelios curvos de animales, crucial para minimizar la tensión y empaquetar eficientemente las células.
2. Propiedades Mecánicas: Al dañar el tejido con un láser, las células vecinas se movían coordinadamente hacia la herida para cerrarla, demostrando una elasticidad y conexión física similar a la de los tejidos animales. La tensión de la membrana celular parecía ser un factor clave, actuando como un posible disparador para la celularización una vez que la célula cenocítica alcanza un tamaño crítico.
3. Polaridad Molecular: Utilizando técnicas avanzadas de microscopía, los investigadores observaron que componentes celulares como la “volactina” (el equivalente en arqueas de la actina, una proteína clave del citoesqueleto eucariota) y ciertas modificaciones de azúcares en la superficie celular (N-glicosilación) se distribuían de manera polarizada, diferente entre las células Per y Scu, reforzando la idea de especialización celular.

Importancia Evolutiva y Biofísica

Este descubrimiento es de gran relevancia por varias razones. Primero, demuestra que la multicelularidad clonal compleja, con diferenciación celular y organización tisular, no es exclusiva de los eucariotas y puede surgir en otros dominios de la vida mediante mecanismos inesperados, como la simple compresión física. Esto sugiere que la transición evolutiva hacia la multicelularidad podría haber explorado diversas rutas, algunas impulsadas por factores biofísicos.

Segundo, resalta la evolución convergente: problemas similares (cómo organizar células en un espacio, cómo resistir fuerzas físicas) pueden llevar a soluciones estructurales parecidas (tejidos epiteliales, células tipo escutoide) utilizando herramientas moleculares diferentes en linajes muy distantes.

Finalmente, este hallazgo nos obliga a reconsiderar la complejidad potencial de las arqueas, organismos a menudo relegados a un segundo plano evolutivo. Abre nuevas preguntas sobre cómo pudo haber evolucionado la vida compleja en la Tierra y qué otros mecanismos biofísicos podrían estar impulsando la organización biológica en diferentes escalas. Sin duda, este trabajo nos recuerda que aún quedan muchos secretos por descubrir en el mundo microbiano, especialmente en el fascinante dominio Archaea.

Referencia:

[1] Rados T, Leland OS, Escudeiro P, Mallon J, Andre K, Caspy I, von Kügelgen A, Stolovicki E, Nguyen S, Patop IL, Rangel LT, Kadener S, Renner LD, Thiel V, Soen Y, Bharat TAM, Alva V, Bisson A. Tissue-like multicellular development triggered by mechanical compression in archaea. Science. 2025 Apr 4;388(6742):109-115. doi: 10.1126/science.adu0047