Todos los organismos modernos se dividen en dos clases, eucariotas y procariotas. Los eucariotas (del griego «núcleo verdadero») tienen un núcleo que contiene la mayor parte de la información genética de la célula e incluye organismos como humanos, plantas y hongos. En procariotas, el contenido de la célula, incluido su material genético, se distribuye de forma difusa. Los eucariotas suelen tener genomas mucho más grandes, generalmente relacionados con su mayor complejidad: de hecho, todos los organismos multicelulares son eucariotas. Sin embargo, los procariotas son insuperables y constituyen la mayor parte de la biomasa de la Tierra. En general, los procariotas parecen abordar el proceso de la vida haciendo copias de sí mismos lo más rápido posible, mientras que los eucariotas sobreviven estando altamente especializados en hacer copias de sí mismos de formas específicas.

Créditos fotográficos: Caner Akıl, Kosuke Fujishima y Robert Robinson / adaptado de C. Akıl et al. Ciencia. Adulto 2022

Todos los organismos modernos se dividen en dos clases, eucariotas y procariotas. Los eucariotas (del griego «núcleo verdadero») tienen un núcleo que contiene la mayor parte de la información genética de la célula e incluye organismos como humanos, plantas y hongos. En procariotas, el contenido de la célula, incluido su material genético, se distribuye de forma difusa. Los eucariotas suelen tener genomas mucho más grandes, generalmente relacionados con su mayor complejidad: de hecho, todos los organismos multicelulares son eucariotas. Sin embargo, los procariotas son insuperables y constituyen la mayor parte de la biomasa de la Tierra. En general, los procariotas parecen abordar el proceso de la vida haciendo copias de sí mismos lo más rápido posible, mientras que los eucariotas sobreviven estando altamente especializados en hacer copias de sí mismos de formas específicas.

Un nuevo estudio realizado por un equipo de científicos que incluye investigadores del Earth-Life Science Institute (ELSI) en el Instituto de Tecnología de Tokio, el Instituto de Investigación para la Ciencia Interdisciplinaria (RIIS) en la Universidad de Okayama y la Universidad de Nagoya puede haber identificado un intermedio clave en el transición de procariotas a eucariotas.

La mayoría de los procariotas tienen genomas circulares únicos y se reproducen asexualmente, lo que significa que cuando llega el momento de que sus células se dividan, simplemente tienen que copiar sus genomas circulares y asegurarse de que una copia circular termine en cada célula hija. Por el contrario, los eucariotas suelen tener múltiples genomas cromosómicos lineales y, a menudo, se reproducen sexualmente, lo que significa que deben asegurarse de que un conjunto apropiado de cromosomas copiados de forma múltiple termine en cada célula hija. Este es un proceso mucho más complicado, y no está claro cómo evolucionó la clasificación precisa requerida para este proceso a partir del sistema más simple utilizado por los procariotas.

Por lo general, en los procariotas, el cromosoma circular se adhiere a la membrana celular y, a medida que la célula crece y comienza a separarse en dos células, esta unión asegura que una copia termine en cada célula hija. Este proceso es mucho más complejo en eucariotas. En los eucariotas se forma un andamiaje proteico complejo, basado principalmente en la proteína tubulina. La tubulina forma fibras largas que ayudan a atraer los cromosomas copiados hacia los polos de la célula en división. El fracaso de este proceso, conocido como no disyunción, da como resultado un número desigual de cromosomas en las células hijas, lo que conduce a trastornos conocidos colectivamente como aneuploidía. En los seres humanos, esto conduce a numerosos defectos de nacimiento reconocibles, quizás el más notable es el síndrome de Down.

Cómo se produjeron los procesos que permitieron a las células eucariotas separar con precisión los cromosomas ha sido un misterio durante mucho tiempo. Los procariotas producen una proteína similar a la tubulina, pero en lugar de ayudar a mover los cromosomas, ayuda a separar la célula hija de la célula madre. Esta proteína se conoce como FtsZ.

La división de procariotas y eucariotas es otro misterio evolutivo. En general, se cree que esta división ocurrió hace alrededor de 1 a 2 mil millones de años, pero recientemente se identificó un grupo de organismos que parecen ser evolutivamente intermedios. Estos organismos son conocidos como Asgard archaea, cuyo nombre hace referencia a los mitos nórdicos de la creación. Un equipo de científicos, incluidos Caner Akil y Kosuke Fujishima de ELSI, ahora ha identificado una proteína eucariota similar a la tubulina en el genoma de una especie de Asgard aislada de las aguas termales del Parque Nacional de Yellowstone.

«Estas nuevas proteínas archae de Asgard, que los científicos llamaron OdinTubulin en otra llamada al panteón nórdico, se parecen tanto a las tubulinas eucariotas como a las proteínas FtsZ procariotas», dice Samson Ali de la Universidad de Nagoya y la Universidad de Okayama. Linh T. Tran, de la Universidad de Okayama, agrega que «OdinTubulin, por lo tanto, puede representar un intermedio evolutivo entre FtsZ procariótico y tubulina formadora de microtúbulos eucarióticos».

referencia

Caner Akil1.2Sansón Ali1.3Linh T Tran1Jeremie Gaillard4wenfei li5Kenichi Hayashida6Mika Hirose7takayuki kato7Atsunori Oshima6,8,9kosuke fujishima2.10Laurent Blanchoin4:11akihiro narita3*robert c robinson1.12*Estructura y dinámica de la tubulina de Odinarchaeota y las implicaciones para la evolución de los microtúbulos eucarióticos. avances científicosDOI: 10.1126/sciadv.abm2225

1. Instituto de Investigación de Ciencias Interdisciplinarias, Universidad de Okayama, Okayama 700-8530, Japón.
2. Instituto de Tecnología de Tokio, Instituto de Ciencias de la Vida Terrestre (ELSI), Tokio 152-8551, Japón.
3. Departamento de Ciencias Biológicas, Escuela de Graduados en Ciencias, Universidad de Nagoya, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8601, Japón.
4. Universidad de Grenoble-Alpes, CEA, CNRS, INRA, Instituto de Investigación Interdisciplinar de Grenoble, Laboratoire de Physiologie Cellulaire & Végétale, CytoMorpho Lab, 38054 Grenoble, Francia.
5. Laboratorio Nacional de Microestructuras de Estado Sólido, Instituto de Física, Centro de Innovación Colaborativa de Microestructuras Avanzadas, Universidad de Nanjing, 210093 Nanjing, China.
6. Instituto de Fisiología Celular y Estructural (CeSPI), Universidad de Nagoya, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8601, Japón.
7. Instituto de Investigación de Proteínas, Universidad de Osaka, Osaka 565-0871, Japón.
8. Departamento de Ciencias Médicas Básicas, Escuela de Graduados en Ciencias Farmacéuticas, Universidad de Nagoya, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8601, Japón.
9. Instituto de Investigación Glyco-core (iGCORE), Universidad de Nagoya, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8601, Japón.
10. Escuela de Graduados en Medios y Gobernanza, Universidad de Keio, Fujisawa 252-0882, Japón.
11. Universidad de París, INSERM, CEA, Institut de Recherche Saint Louis, U 976, CytoMorpho Lab, 75010 París, Francia.
12. Escuela de Ciencia e Ingeniería Biomolecular (BSE), Instituto de Ciencia y Tecnología Vidyasirimedhi (VISTEC), Rayong 21210, Tailandia.

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El Instituto de Ciencias de la Vida de la Tierra (ELSI) es uno de los ambiciosos centros de investigación internacionales en Japón, con el objetivo de avanzar en campos científicos en gran medida interdisciplinarios al inspirar a las mentes más brillantes del mundo para que vengan a Japón y colaboren en los problemas científicos más desafiantes. El objetivo principal de ELSI es abordar el origen y la coevolución de la tierra y la vida.

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