Lokiarchaeota es un filo propuesto de Archaea . [1] El filo incluye a todos los miembros del grupo anteriormente llamado Deep Sea Archaeal Group (DSAG), también conocido como Marine Benthic Group B (MBG-B). Un análisis filogenético reveló una agrupación monofilética de Lokiarchaeota con eucariotas . El análisis reveló varios genes con funciones relacionadas con la membrana celular . La presencia de tales genes apoya la hipótesis de un huésped arqueal para el surgimiento de los eucariotas; los escenarios de tipo evocito .
Lokiarchaeota | |
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clasificación cientifica | |
Dominio: | |
Reino: | " Proteoarchaeota " |
Superphylum: | |
Filo: | " Lokiarchaeota " Spang y col. 2015 |
Especie tipo | |
Candidatus Prometheoarchaeum syntrophicum | |
Género | |
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Lokiarchaeota se introdujo en 2015 después de la identificación de un genoma candidato en un análisis metagenómico de una muestra de sedimento oceánico medio. Este análisis sugiere la existencia de un género de vida unicelular denominado Lokiarchaeum . La muestra se tomó cerca de un respiradero hidrotermal en un campo de respiradero conocido como Castillo de Loki ubicado en la curva entre la cresta Mohns / Knipovitch en el Océano Ártico . [2]
Descubrimiento
Se analizaron los sedimentos de un núcleo de gravedad tomado en 2010 en el valle del rift en la cresta de Knipovich en el Océano Ártico, cerca del llamado sitio de ventilación hidrotermal del Castillo de Loki . Se sometieron a análisis metagenómicos horizontes de sedimentos específicos, que anteriormente se había demostrado que contenían una gran abundancia de nuevos linajes de arqueas [3] [4] . Debido a la baja densidad de células en el sedimento, la secuencia genética resultante no proviene de una célula aislada, como sería el caso en el análisis convencional, sino que es una combinación de fragmentos genéticos. [5] El resultado fue un genoma compuesto 92% completo, 1,4 veces redundante llamado Lokiarchaeum . [2]
El análisis metagenómico determinó la presencia del genoma de un organismo en la muestra. [2] Sin embargo, el organismo en sí no se cultivó hasta años después, y un grupo japonés informó por primera vez el aislamiento y cultivo de una cepa de Lokiarcheota en 2019 [6].
El filo Lokiarchaeota se propuso sobre la base de análisis filogenéticos utilizando un conjunto de genes codificadores de proteínas altamente conservados. [2] A través de una referencia al complejo de ventilación hidrotermal del cual se originó la primera muestra del genoma, el nombre se refiere a Loki , el dios nórdico que cambia de forma. [5] El Loki de la literatura ha sido descrito como "una figura asombrosamente compleja, confusa y ambivalente que ha sido el catalizador de innumerables controversias académicas no resueltas", [7] una analogía con el papel de Lokiarchaeota en los debates sobre el origen de los eucariotas. . [2]
Descripción
El genoma compuesto de Lokiarchaeum consta de 5.381 genes codificadores de proteínas . De estos, aproximadamente el 32% no corresponde a ninguna proteína conocida, el 26% se parece mucho a las proteínas arqueales y el 29% corresponde a proteínas bacterianas. Esta situación es consistente con: (i) las proteínas de un nuevo filo (con pocos parientes cercanos o ninguno) son difíciles de asignar a su dominio correcto ; y (ii) investigaciones existentes que sugieren que ha habido una transferencia de genes entre dominios significativa entre bacterias y Archaea.
Una pequeña pero significativa porción de las proteínas (175, 3,3%) que codifican los genes recuperados son muy similares a las proteínas eucariotas . La contaminación de la muestra es una explicación poco probable de las proteínas inusuales porque los genes recuperados siempre estaban flanqueados por genes procarióticos y no se detectaron genes de origen eucariótico conocido en el metagenoma del que se extrajo el genoma compuesto. Además, el análisis filogenético previo sugirió que los genes en cuestión tenían su origen en la base de los clados eucariotas . [2]
En eucariotas, la función de estas proteínas compartidas incluye la deformación de la membrana celular, la formación de la forma celular y un citoesqueleto proteico dinámico . [2] [8] [9] Se infiere entonces que Lokiarchaeum puede tener algunas de estas habilidades. [2] Otra proteína compartida, la actina , es esencial para la fagocitosis en eucariotas. [5] [8] La fagocitosis es la capacidad de engullir y consumir otra partícula; tal capacidad facilitaría el origen endosimbiótico de mitocondrias y cloroplastos , que es una diferencia clave entre procariotas y eucariotas. [2]
Importancia evolutiva
Un análisis comparativo del genoma de Lokiarchaeum contra genomas conocidos resultó en un árbol filogenético que mostró un grupo monofilético compuesto por Lokiarchaeota y eucariotas, [10] apoyando un hospedador arqueal o escenarios similares a eocitos para el surgimiento de eucariotas. [11] [12] [13] El repertorio de funciones relacionadas con la membrana de Lokiarchaeum sugiere que el ancestro común de los eucariotas podría ser un paso intermedio entre las células procariotas, desprovistas de estructuras subcelulares, y las células eucariotas, que albergan muchos orgánulos. . [2]
El sistema de tres dominios de Carl Woese clasifica la vida celular en tres dominios: arqueas, bacterias y eucariotas; el último se caracteriza por células grandes y altamente evolucionadas, que contienen mitocondrias , que ayudan a las células a producir ATP (trifosfato de adenosina, la moneda de energía de la célula) y un núcleo unido a la membrana que contiene ácidos nucleicos . Los protozoos y todos los organismos multicelulares como animales, hongos y plantas son eucariotas.
Se cree que las bacterias y las arqueas son los linajes más antiguos, [14] ya que los estratos fósiles que llevan la firma química de los lípidos de las arqueas se remontan a hace 3.800 millones de años. [15] Los eucariotas incluyen todas las células complejas y casi todos los organismos multicelulares. Se cree que evolucionaron hace entre 1.600 y 2.100 millones de años. [16] Si bien la evolución de los eucariotas se considera un evento de gran importancia evolutiva, no se habían descubierto previamente formas intermedias o "eslabones perdidos". En este contexto, el descubrimiento de Lokiarchaeum , con algunas pero no todas las características de los eucariotas, proporciona evidencia sobre la transición de arqueas a eucariotas. [17] Lokiarchaeota y los eucariotas probablemente comparten un ancestro común y, de ser así, divergieron hace aproximadamente dos mil millones de años. Este antepasado putativo poseía genes "iniciadores" cruciales que permitían una mayor complejidad celular. Este antepasado común, o un pariente, condujo finalmente a la evolución de los eucariotas. [5]
En 2019, un grupo de investigación japonés informó haber cultivado una cepa de Lokiarcheota en el laboratorio. Esta cepa, actualmente denominada Candidatus Prometheoarchaeum syntrophicum cepa MK-D1, se observó en asociación sintrófica con dos microbios consumidores de hidrógeno: una bacteria reductora de sulfato del género Halodesulfovibrio y un metanógeno del género Methanogenium . El organismo MK-D1 produce hidrógeno como subproducto metabólico, que luego es consumido por los sintrofos simbióticos . MK-D1 también parece organizar su membrana externa en estructuras complejas utilizando genes compartidos con eucariotas. Si bien no se observó asociación con alfaproteobacterias (de las que se cree que descienden las mitocondrias), estas características sugieren que MK-D1 y sus sintróficos pueden representar un ejemplo existente de simbiosis arqueas-bacterias similar a la que dio lugar a los eucariotas. La investigación detrás de este informe, después de haber sido revisada por pares, ahora se ha publicado. [18] [19] [6]
Referencias
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