Hace 1.000 millones de años, las primeras células eucariotas no podían hacer la fotosíntesis. No tenían cómo. Hasta que llegaron unas bacterias y se asociaron con ellas.

Las cianobacterias se ocupaban de realizar esta función para esas células y, a cambio, estas le proporcionaban protección a las primeras. Tan buen equipo hacían que, con el pasar de los milenios, la simbiosis entre dos especies distintas comenzó a convertirse en otra cosa.

Aquellas cianobacterias fueron fusionándose con lo que terminaría siendo la célula vegetal, hasta transformarse en un orgánulo dentro de ella. Es lo que se conoce como teoría de la endosimbiosis, descrita por la bióloga estadounidense Lynn Margulis ya en 1967.

"Los cloroplastos tienen un origen bacteriano, igual que ocurre con las mitocondrias –orgánulos que actúan como centrales energéticas dentro de las células animales–, provenientes de una simbiosis con las alphaproteobacterias", explica a Público Francisco Cornejo, investigador del Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC).

Origen de las células complejas

Sin esas primeras formas de cooperación que surgieron hace miles de millones de años, las células procariotas (sin núcleo, sin orgánulos, organismos unicelulares) no habrían dado lugar a las eucariotas (con núcleo y orgánulos, en seres uni y pluricelulares), que son las que conforman, por ejemplo, a los seres humanos.

Es decir, la vida vegetal y animal no existirían tal y como las conocemos ahora.

Otra especie de cianobacteria con talento para la simbiosis, la C. Atelocyanobacterium thalassa (con el apodo de UCYN-A) está en la diana de Francisco Cornejo, autor de un nuevo estudio, publicado la semana pasada en Cell, que analiza formas más recientes de cooperación entre cianobacterias y microalgas.

Resulta que la cianobacteria UCYN-A mantiene una estrecha relación con la microalga Braarudosphaera bigelowii. Es relativamente reciente –unos 100 millones de años–, si la comparamos con la asociación que dio lugar a los cloroplastos, y todavía no ha completado del todo su proceso de fusión.

Sorprendidas 'in fraganti' en medio del proceso

"Ahora mismo está en el punto de transición. La bacteria en cuestión ya no es un simbionte, porque no puede vivir por ella misma, pero todavía no sabemos si tiene todas las características para considerarse un orgánulo", nos explica Cornejo. Por eso, es un excelente modelo de estudio para entender el proceso que dio lugar al origen de las primeras células procariotas.

En este caso, la UCYN-A le ofrece a su hospedador amonio, un producto resultante de su capacidad de fijar el nitrógeno atmosférico. A cambio, la microalga le da nutrientes que no podría conseguir por sí misma. Y, poco a poco, todo apunta que esta quedará convertida en un orgánulo fijador de nitrógeno (nitroplasto) dentro de la célula vegetal.

La cooperación, esencial para evolucionar

Es algo que no solo beneficia a ambas. Además, es una pieza clave en la evolución de las especies. "La creación de estructuras cada vez más complejas, de una sola célula a organismos pluricelulares cada vez más complejos proviene de una cadena de asociaciones simbióticas", señala Cornejo.

"Una vez que se establece la relación cooperativa, la parte más difícil es el ajuste entre las dos especies. Algo que la biología, entre otras cosas, ha resuelto eliminando redundancias funcionales presentes en las especies que están en este tipo simbiosis y reduciendo el tamaño de los genomas", apunta.

Precisamente, las proporciones de tamaño entre las cianobacterias y las algas hospedadoras han centrado el estudio liderado por Cornejo que, como novedad, demuestra que esta relación de tamaño sigue la misma tendencia que la de los orgánulos con sus células.

"Vimos que existe un patrón muy claro y evidente de tamaños que refleja la coordinación metabólica de las especies en simbiosis", nos dice el biólogo marino. Una prueba sólida de que la relación entre la célula B. bigelowii y la cianobacteria UCYN-A –similar a la que existe entre una célula eucariota y sus orgánulos– promete convertirse en algo más que una simple simbiosis.