Euplotes gigatrox engulle a sus parientes más pequeños a un ritmo de aproximadamente una presa cada diez minutos
Euplotes gigatrox, una nueva especie de ciliado recolectada de un sistema de filtración de agua de mar en la isla caribeña de Curazao, puede transformarse en un "supergigante" caníbal, lo que plantea nuevas preguntas sobre la complejidad de la vida a escala microscópica.
"Los ciliados del género Euplotes han llamado la atención desde los inicios de la microscopía, debido a su ubicuidad y sus llamativas características", dijeron el autor principal, el Dr. Ben Larson, del Instituto Politécnico Rensselaer, y sus colegas.
"Las especies de Euplotes se encuentran en la mayoría de los ecosistemas acuáticos, y su movimiento, hábitos de apareamiento, relaciones simbióticas, biogeografía y adaptaciones a los entornos locales han sido objeto de una amplia investigación".
"Las células de Euplotes poseen un plan corporal complejo y altamente ordenado, similar al de los animales, con cilios agrupados en estructuras más grandes, llamadas membranelas y cirros, que han sido modificadas para la alimentación (generando corrientes de agua), la natación o para ser utilizadas como "patas" para caminar sobre sustratos".
El nuevo miembro del género, denominado Euplotes gigatrox, fue recolectado de un sistema de filtración de agua de mar en la isla caribeña de Curazao.
En las poblaciones clonales de estos organismos, donde cada célula comparte el mismo ADN, un pequeño número de células puede desarrollarse espontáneamente hasta convertirse en supergigantes de más del doble de la longitud de las células normales, con una forma corporal más ancha y una boca más grande.
En lugar de alimentarse por filtración de bacterias como lo hacen las células normales, las células supergigantes se convierten en depredadores rapaces, arrollando a parientes clonales más pequeños para capturarlos y engullirlos enteros, a un ritmo de aproximadamente una presa cada diez minutos.
"Se trata de una sola célula realizando una actividad que solemos asociar con el desarrollo de los animales", dijo el Dr. Larson.
"Amplía nuestra comprensión de las capacidades de los organismos unicelulares y nos proporciona un nuevo sistema para plantear preguntas sobre cómo las células controlan su forma y función".
Según el equipo, el cambio de comportamiento va más allá de la simple alimentación.
Las células normales se desplazan por las superficies y nadan con gracia siguiendo trayectorias helicoidales en los fluidos.
Las células supergigantes solo se desplazan, moviéndose en círculos adecuados para cazar presas que se arrastran por la superficie, y, al desprenderse de ella, caen torpemente en lugar de nadar.
"La formación de supergigantes representa una compensación. Estas células se convierten en mejores cazadoras pero peores nadadoras, cambiando su nicho trófico de alimentarse de bacterias a explotar un tipo de presa completamente diferente", dijo el Dr. Larson.
Para investigar la base molecular de la transformación, los autores secuenciaron transcriptomas de células individuales de células normales, supergigantes y células que habían revertido recientemente del estado supergigante de Euplotes gigatrox.
Los resultados mostraron que los supergigantes constituyen una etapa de desarrollo transcripcionalmente distinta, con diferencias generalizadas en la expresión génica, incluyendo la regulación del ciclo celular, la producción de proteínas y la organización de la membrana.
Las células que revierten del estado supergigante también presentan una distintiva firma molecular, que parece suprimir temporalmente las vías que impulsan la transformación.
Las poblaciones que se originaron a partir de células que habían revertido recientemente produjeron nuevos supergigantes más lentamente y con una frecuencia general menor que las poblaciones que se originaron a partir de células normales, independientemente de las condiciones externas.
La formación de células supergigantes tiende a ocurrir cuando las poblaciones pasan de una fase de rápido crecimiento a una fase estacionaria, particularmente cuando las presas pequeñas no son demasiado abundantes, y solo persisten mientras las presas pequeñas sigan siendo escasas y haya presas grandes (células normales).
Los supergigantes nunca superan el 5% de la población, lo que concuerda con una estrategia de diversificación de riesgos en la que una pequeña fracción de células se desplaza para explotar un recurso diferente.
Los hallazgos proporcionan un nuevo marco para estudiar el desarrollo en organismos unicelulares, que deben llevar a cabo todas las funciones tanto de una célula como de un organismo completo dentro de una sola membrana.
"La mayor parte de lo que sabemos sobre el desarrollo proviene de los animales", dijo el Dr. Larson.
"Ahora contamos con un sistema que nos permite estudiar esas mismas cuestiones fundamentales, a medida que procesos de desarrollo análogos se desarrollan en un organismo unicelular en una rama completamente diferente del árbol de la vida".
El estudio aparece publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences: Regulated development of cannibalistic supergiant cells in the ciliate Euplotes gigatrox
