El alga que se convirtió en león

Imagen de portada: león hambriento atacando a un antílope [H.J. Félix Rousseau, 1905. Fuente: reprodart]

Aplaudo con las orejas el invento de los podcasts para escuchar radio cuando y como queremos. Entre los programas que más sigo hay varios de divulgación científica y la historia de hoy la descubrí en uno de ellos.

Hace unas semanas mientras fregaba la vajilla escuchando BBC Science in Action, en el episodio «The human danger-for sharks» sonaron palabras mágicas: predators & red algae. ¡Casi rompo un plato de la emoción!

Se trataba de una charla con Patrick Keeling (UBC, Canadá) sobre el último trabajo de su grupo en Nature: un microorganismo heterótrofo relacionado con las algas rojas llamado Rhodelphis (Gawryluck y col. 2019).

[el audio dura unos 7 minutos y está aquí (en el min. 18)].

En su trabajo describen dos especies: en un lago (Rhodelphis limneticus) y en un fondo marino arenoso (R. marinus).

¿Por qué atrajo Rhodelphis el interés de la BBC?

La respuesta está en compararle con una planta carnívora, algo que siempre despierta morbo y curiosidad; no suele faltar una mención a la ciencia ficción y a los monstruosos trífidos.

El título de la entrada lo tomé de una respuesta a esta cuestión del presentador: ¿por qué nadie lo había descubierto aún?

Keeling contestó que si unos extraterrestres se interesaran en estudiar el Parque del Serengeti y muestreasen 1000 animales creerían que sólo hay cebras, gacelas y ñús.

No encontrarían ningún león ¡o quizás solo uno! y pensarían que es un bicho raro y poco importante.

Pues Rhodelphis es un predador unicelular que encajaría con esos leones –escaso pero no menos importante que los seres dominantes- Interesantísimo desde el punto de vista evolutivo por ser hermano genético de las algas rojas.

La cosa tiene mucha miga, verán…

Taxonómicamente Rhodelphis pertenece al Reino Plantae. En él están las algas primarias: rojas (Rhodophyta), verdes (Viridiplantae) y glaucofíceas (Glaucophyta, de agua dulce), y también, por supuesto, las plantas terrestres.

Dichas algas primarias comparten un ancestro común eucariota que capturó a una cianobacteria dando lugar al actual cloroplasto de vegetales terrestres y microalgas. A las algas primarias también se les conoce como Archaeplastida (plástidos antiguos).

Los demás grupos del fitoplancton han adquirido la fotosíntesis incorporando cloroplastos de otras microalgas, a través de diferentes episodios de endosimbiosis sobre los cuales todavía existe discusión. Los plástidos de dichos grupos (diatomeas, dinoflagelados, etc) no son primarios y pertenecen al Reino Chromista.

Las algas primarias son (en su inmensa mayoría) fotosintéticas y no capturan presas para completar su alimentación.

La única excepción conocida es Cymbomonas, un alga verde (prasinofícea) capaz de ingerir bacterias aunque su fuente de energía principal –y obligatoria para sobrevivir– es la fotosíntesis.

Rhodelphis es un caso diferente y único en el Reino Plantae. No realiza fotosíntesis y a pesar de estar emparentado con las algas rojas no se parece a ellas en casi nada.

Las algas rojas son adictas a la fotosíntesis: ni se mueven con flagelos, ni se alimentan de otros seres, a todos los efectos funcionan como plantas. Rhodelphis hace justo lo contrario, es un flagelado heterótrofo que se alimenta de bacterias y eucariotas (flagelados: Kinetoplastea).

¿Y qué hay del plástido de Rhodelphis?

No se han observado plástidos al microscopio electrónico ni tampoco parece que posean un genoma plastidal porque no da señales de vida: Gawryluck y col. (2019) no detectaron expresión de ARN compatible con genoma de cloroplastos de algas rojas o de cianobacterias.

Pero sería muuuy raro que no existiese y deben poseer un plástido relicto. Y así parece ser. Hay evidencias moleculares a favor de su existencia: preproteínas plastidales codificadas por el núcleo de Rhodelphis.

Las preproteínas plastidales salen «etiquetadas» desde el núcleo con la dirección del plástido, igual que un paquete de correos. La etiqueta es una secuencia de aminoácidos que permite su entrada al plástido tras ser reconocida por unas translocasas (complejos proteicos) con el divertido nombre de Tic/Toc. Luego, una vez en el interior, maduran a proteínas.

Todo esto de las etiquetas y el sistema Tic/Toc aparece en Rhodelphis así que debe poseer un plástido relicto.

¿Y por qué conservar un plástido si ya no es fotosintético?

El plástido era en su origen una célula compleja, toda una cianobacteria, y su endosimbiosis con el huésped eucariota supuso mucho más que la fotosíntesis. Hubo que hacer ajustes en el genoma del huésped para integrar al endosimbionte. Para entenderlo mejor se me ocurre un símil informático…

Imaginen que queremos instalar el programa Fotosíntesis 1.0 en un ordenador con un sistema operativo X (genoma huésped). Pero que sólo fuese posible con una memoria USB (cianobacteria) que instalase otro sistema operativo Y en paralelo (genoma cianobacteria). Vaya lío.

Lo más sencillo sería actualizar el sistema operativo a XY para que todo funcione bien, Fotosíntesis 1.0 incluida!!

Pues bien. Lo que han hecho las microalgas es actualizar su sistema operativo a XY pero sin prescindir de Y. Lo han reducido a la mínima expresión.

Rhodelphis sí que lo ha eliminado por completo y aún siendo raro no es el único ejemplo conocido. Existen algunos organismos con plástidos sin genoma: un alga verde no fotosintética (Polytomella) y un parásito de moluscos (Perkinsus).

Los plástidos están implicados en tareas esenciales para el metabolismo celular como p.ej. la síntesis de grupos hemo, imprescindibles en la estructura de moléculas relacionadas con procesos como la respiración y la fotosíntesis.

A lo largo de la evolución el plástido de Rhodelphis ha perdido la función fotosintética pero sigue siendo útil y coopera probablemente con las mitocondrias en varias rutas metabólicas.

El descubrimiento de Rhodelphis es interesante también porque supone que el ancestro común que comparte con las algas rojas era aún mixotrófico.

Es decir, durante un tiempo evolutivamente largo (posterior a la divergencia de las glaucofitas (las algas primarias más antiguas) y luego de las algas verdes), el plástido endosimbionte coexistió con la capacidad del huésped para capturar presas, quizás porque aquel no era todavía una fuente fiable de energía...

Luego, aquel organismo fotosintético dio lugar a dos ramas evolutivas que llevaron a las algas rojas y a Rhodelphis, una antigua planta que hoy en día es un predador unicelular.

Y es que las líneas del libro de la vida no se difuminan nunca del todo y el ADN de Rhodelphis conserva la huella del alga que se convirtió en león.

Referencias:

• Gawryluk R.M.R. y col. Non-photosynthetic predators are sister to red algae. Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-019-1398-6 (2019).
• Gould S.B. y col. Plastid Evolution. Annu. Rev. Plant Biol. 59:491–517 (2008).
• Maruyama S. & Kim E. A Modern descendant of early green algal phagotrophs. Curr. Biol. 23:1081–1084 (2013).
• Smith D.R. & Lee R.W. A plastid without a genome: evidence from the nonphotosynthetic green algal genus Polytomella. Plant Physiol. 164:1812-1819 (2014).
• Villalba A. y col. Perkinsosis in molluscs: a review. Aquat. Living Resour. 17:411–432 (2004).