04 abril, 2011

La salamandra moteada tienen algas viviendo dentro de las células de sus embriones

La endosimbiosis mutualista es aquella donde un organismo vive dentro de las células de otro, beneficiándose mutuamente. Este tipo de relación interespecífica es bastante común en el mundo natural, siendo la endosimbiosis entre un microorganismo fotosintético y una célula eucariota —como hospedero— la forma más prominente. También es común ver la endosimbiosis en ciertos insectos como los áfidos, donde una bacteria es capaz de cambiar el color de animalito para que logre esconderse de sus predadores.

El problema es que la endosimbiosis en animales superiores (Ej. vertebrados) es muy difícil debido a que el sistema inmunológico atacará y eliminará a cualquier organismo extraño que trate de ingresar a las células. Por otro lado, los microbios que habitan en nuestro tracto gastrointestinal —aquellos quienes nos benefician en el proceso digestivo— no son precisamente endosimbiontes, ya que viven fuera de las células. Pero, tal vez la asociación entre microbios y embriones de vertebrados podría ser un buen candidato para la simbiosis intracelular ya que, en tempranas etapas del desarrollo del animal, el sistema inmunológico aún no se ha desarrollado por completo, permitiendo al huésped poder adaptarse a él.

Un artículo publicado en 1888 reporta el primer caso de simbiosis entre un alga y los embriones de la salamandra moteada (Ambystoma maculatum). Estas salamandras, que pasan la mayor parte de su vida bajo tierra y sólo salen a la superficie durante la primavera para reproducirse, depositan sus huevecillos en pequeñas lagunas o pantanos temporales. Extrañamente, los huevos de esta salamandra son de color verde, esto debido a la gran acumulación de algas alrededor dentro del embrión, según reportaron Kerney et al. hoy en PNAS.

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Si bien el beneficio mutuo de estos dos organismos ha sido determinado el siglo pasado, recién ahora se ha confirmado que las algas y el embrión se encuentran mas estrechamente relacionados de lo que se pensaba, esto gracias a la combinación de técnicas de fluorescencia, microscopía electrónica y análisis de secuencias de ADN ribosomal.

Se cree que las algas se benefician de los residuos nitrogenados desechados por los embriones, mientras que los embriones se benefician de las grandes cantidades de oxígeno liberado por las algas. Si las algas son removidas de los embriones, estos no se desarrollan correctamente, los huevos eclosionan prematuramente y aumenta su tasa de mortalidad. Por otro lado, si se remueve el embrión dejando sólo el contenido del huevo, el crecimiento de las algas es mínimo.

En base al análisis genético, se identificó al alga como un miembro del orden Chlamydomonadales, tal vez sea de la especie Oophila amblystomatis, con quien comparte una alta similaridad genética.

Algo que no ha podido ser resuelto completamente es cómo el alga ha logrado ingresar al embrión. Por ejemplo, en los insectos, sus endosimbiontes entran a través de la comida y la integración del alga a sus células se da como parte de la asimilación del proceso digestivo —como si fueran nutrientes que entran a la célula. En cambio, en A. maculatum el alga ingresa al embrión a través del blastoporo, antes de la formación del estomodeo (partes del desarrollo de la boca y canal alimenticio). Pero, también hay otras algas que se encuentran dentro del tejido epidérmico, los cuales se encuentran alejados del canal alimenticio, y se cree que en este caso, las algas ingresaron directamente atravesando el tegumento embrionario.

También existe la posibilidad de que las algas son trasmitidas a los embriones directamente por la madre (transmisión vertical). Sin embargo, las imágenes del microscopio y las pruebas de cultivo no evidenciaron la presencia de algas en el oviducto, aunque si se logró detectar secuencias de la subunidad 18S del ADN ribosomal del alga. Por otro lado, tampoco se ha descrito el proceso de adquisición ambiental de las algas en los charcos donde se desarrollan los huevos.

Una vez dentro deben decidir recibir más luz o recibir más compuestos nitrogenados, formándose una gradiente de concentración de algas.

Para terminar, los simbiontes intracelulares son comunes en muchos organismos, inclusos en metazoos, pero es la primera vez que se caracteriza en vertebrados. El sistema inmunológico es el principal impedimento para la endosimbiosis, pero, si éste aún no se ha desarrollado, podría ser aprovechado por algún organismo para lograr internalizarse en las células del hospedero. Tal vez, la explicación de la ausencia de endosimbiontes en vertebrados sea porque no se ha investigado lo suficiente en este tema.


Referencia:

ResearchBlogging.orgRyan Kerney, Eunsoo Kim, Roger P. Hangarter, Aaron A. Heiss, Cory D. Bishop, & Brian K. Hall (2011). Intracellular invasion of green algae in a salamander host Proceedings of the National Academy of Sciences : 10.1073/pnas.1018259108

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