Algunas babosas marinas consumen algas e incorporan a sus cuerpos partes fotosintéticas para seguir produciendo nutrientes
Podría ser la trama de una película de ciencia ficción de verano: una criatura se alimenta de su presa y hereda su "superpoder". Pero esto es real.
Un nuevo estudio dirigido por biólogos de Harvard describe cómo algunas babosas marinas consumen algas e incorporan sus orgánulos fotosintéticos a sus cuerpos. Estos orgánulos continúan realizando la fotosíntesis, proporcionando nutrientes y energía a sus anfitrionas y sirviendo como raciones de emergencia en épocas de hambruna.
"Este es un organismo que puede robar partes de otros organismos, introducirlas en sus propias células y usarlas", dijo Corey Allard, autor principal del nuevo estudio y exinvestigador posdoctoral del Departamento de Biología Molecular y Celular. "Y pensé que era una de las cosas más extraordinarias que había oído hablar de biología".
El estudio describe cómo las llamadas babosas marinas Sacoglossa "alimentadas por energía solar" mantienen vivos los orgánulos dentro de los "cleptosomas", membranas especializadas que funcionan como bolsas de botín biológicas. Esta investigación podría aportar información sobre la evolución de las células eucariotas y conducir a posibles aplicaciones biomédicas.
"Creo que el factor sorpresa es que las babosas marinas pueden esencialmente robar 'superpoderes': en este caso, la capacidad de producir energía a partir de la luz mediante algas", dijo Amy Si-Ying Lee, profesora adjunta de biología celular en la Facultad de Medicina de Harvard, investigadora del Instituto de Cáncer Dana-Farber y coautora del estudio.
"Otros roban la capacidad de atacar picando o de brillar en la oscuridad. Y lo más genial es que descubrimos cómo conservan estos superpoderes robados para usarlos en beneficio de su propia supervivencia".
El estudio comenzó hace varios años cuando Allard, ahora profesor adjunto de la Facultad de Medicina, trabajaba en el Laboratorio Bellono, donde estudiaba la endosimbiosis, el proceso por el cual una especie vive dentro del cuerpo de otra. A diferencia de los corales, que integran células de algas enteras, las babosas marinas solo utilizaban partes: diminutos orgánulos dentro de las células de sus presas.
Imagen derecha: Un orgánulo de la babosa marina integra cloroplastos robados para la fotosíntesis animal
En el nuevo artículo, el equipo informa cómo la babosa marina Elysia crispata, una especie nativa de las aguas tropicales del Atlántico occidental y el Caribe, come algas pero no digiere completamente los cloroplastos.
En cambio, las babosas desvían estos orgánulos hacia sacos intestinales y los encierran en una membrana especial que los científicos denominaron "cleptosoma". Dentro de esta estructura única de las babosas, los orgánulos robados se mantienen vivos para continuar la fotosíntesis.
Al parecer, las babosas han desarrollado una capacidad para regular negativamente los lisosomas, los orgánulos de las células que normalmente degradan dicho material.
El análisis químico reveló que los cloroplastos robados contenían proteínas de babosa. Esto sugiere que las anfitrionas mantenían vivos los orgánulos robados. Mientras tanto, los orgánulos seguían produciendo sus propias proteínas de algas, lo que demuestra que seguían funcionando dentro de las babosas.
Las babosas conservaron sobre sus lomos los orgánulos robados en estructuras similares a hojas ("Básicamente, es un panel solar", dice Allard), y las babosas bien alimentadas adquirieron un color verdoso.
Entonces los investigadores notaron otra peculiaridad: cuando las babosas se privaban de alimento, sus cuerpos se tornaban anaranjados como las hojas en otoño. Al parecer, la clorofila (el material verde de los cloroplastos) se degradaba al digerir los orgánulos robados como último recurso energético.
Parte de la literatura científica existente afirmaba que las babosas vivían enteramente de la energía solar, pero Allard cree que la fotosíntesis por sí sola no es suficiente para mantenerlas vivas.
Imagen derecha: Babosas marinas Sacoglossan con forma de hoja
"La función real de estos dispositivos podría ser mucho más compleja que la de simples paneles solares", dijo. "Podrían servir como reserva de alimento, camuflaje o hacer que tengan mal sabor para los depredadores. Probablemente sea todo eso".
Las humildes babosas podrían proporcionar pistas sobre algunos grandes acontecimientos en la historia de la vida.
La endosimbiosis ha sido un factor clave en la innovación evolutiva. Por ejemplo, tanto los cloroplastos (que realizan la fotosíntesis en plantas y algas) como las mitocondrias (las partes de las células que producen energía) eran originalmente células de vida libre que se incorporaron como orgánulos dentro de las células anfitrionas.
"En muchos sistemas de endosimbiosis, como nuestras mitocondrias o los cloroplastos de las plantas, el proceso comenzó así: una antigua célula procariota fue absorbida e incorporada al anfitrión", explicó Nick Bellono, profesor de biología molecular y celular y autor principal del nuevo artículo. "En el caso de la babosa, esto ocurre en una sola vida. ¿Podría esta transición a una relación más duradera durante un período de tiempo considerable? Quizás".
Los antiguos eventos de endosimbiosis ocurrieron hace miles de millones de años, por lo que la evidencia se ha perdido en el tiempo. En el caso de las babosas marinas, los biólogos atraparon a los ladrones de orgánulos en el acto, lo que les permitió investigar la endosimbiosis en tiempo real.
Las Elysia no son las únicas babosas marinas conocidas por robar orgánulos. En su laboratorio de la Facultad de Medicina, Allard investiga otro grupo de babosas marinas del género Berghia que consumen anémonas de mar, las expulsan a través de su tracto digestivo e incorporan a su lomo las púas recubiertas de veneno para defenderse de los depredadores.
Aún más increíble es que las babosas hospedadoras pueden conectar estos orgánulos robados a sus propios sistemas nerviosos para disparar lo que Allard describió como una "bolsa llena de arpones".
Allard cree que los hallazgos podrían extenderse mucho más allá de las babosas. Los conocimientos sobre la regulación de los orgánulos podrían aplicarse a enfermedades neurodegenerativas o a trastornos de almacenamiento lisosomal, un tipo de enfermedades metabólicas en las que el cuerpo no puede descomponer adecuadamente los desechos.
"A menudo, en estos casos, los lisosomas no se forman correctamente o no funcionan correctamente", explicó Allard, "y, en cierto modo, casi imitan lo que las babosas se han adaptado a hacer".
El estudio se ha publicado en la revista Cell: A host organelle integrates stolen chloroplasts for animal photosynthesis
