Las fuentes hidrotermales son grietas en la superficie del planeta situadas a lo largo de cadenas montañosas de volcanes a miles de metros de profundidad. Albergan unas condiciones de vida primitivas e incluso tóxicas similares a las de hace 3500 millones de años: sin ningún tipo de luz ni oxígeno, a temperaturas extremadamente altas y portadoras de compuestos como sulfuro de hidrógeno y otros compuestos de azufre. Este tipo tipo de hábitats son especialmente abundantes en organismos microscópicos, más detalladamente bacterias y arqueas, que sustituyen a los seres fotosintéticos habituales en ecosistemas con radiación solar, constituyendo la base de la cadena alimenticia de estos inhóspitos lugares; los denominamos seres quimiosintéticos y usan la energía de compuestos químicos sulfurados del agua, procedentes del interior de la Tierra y transportados por el fluido hidrotermal.

En base a este tipo de animales y bacterias que no hacen uso de la energía solar ni del oxígeno para la obtención de energía y materia orgánica, los científicos comenzaron a plantearse que quizá el origen de la vida podía haberse formado en estos fondos oceánicos próximos a las fuentes termales o incluso, que estas fuentes podían haber mantenido vida en otros planetas del Sistema Solar.

Los científicos llevan años explorando las profundidades en busca de respuestas pero no fue hasta en Abril de este año que un barco de exploración científica encontró en el fondo del Ártico unos microbios que podrían aclarar cómo, hace más de dos mil millones de años, una célula solitaria y primitiva dio lugar a la espectacular orgía de vida compleja que abarca a humanos, animales, plantas y hongos.

Los nuevos microorganismos han sido bautizados como Loki arqueas, un término que probablemente abarca a varias especies hasta ahora desconocidas. Su material genético se ha encontrado a tres mil 283 metros de profundidad, cerca de unas chimeneas hidrotermales entre Noruega y Groenlandia conocidas como el Castillo de Loki, denominación inspirada en el misterioso dios nórdico (Loki) y que ha dado nombre a las arqueas recién descubiertas. Sus descubridores creen que son el puente entre la vida celular más sencilla, los procariotas, y el resto de seres vivos, los eucariotas.

Las células primitivas (procariotas) se clasifican en Arqueas y Bacterias. Las células que forman sistemas de vida pluricelulares y complejos (humanos, animales, plantas y hongos) son las eucariotas. La principal diferencia entre ambos tipos de células es la presencia de núcleo celular, el compartimiento que alberga el ADN. Las procariotas no tienen núcleo y su ADN se encuentra desprotegido y disperso en el interior de la célula. En cambio las células eucariotas albergan su ADN aislado del resto de componentes de la célula en el núcleo, y ello les ha conferido una serie de ventajas evolutivas.

Las arqueas de Loki son los microbios sin núcleo (conocidos) más parecidos a nuestras propias células eucariotas.

Los primeros fósiles de procariotas datan de hace unos tres mil 500 millones de años. Unos mil 500 millones de años después, en una Tierra irreconocible, evolucionaron las primeras células eucariotas, que sustentaron una incomparable proliferación de nuevos seres vivos. Cómo sucedió el cambio de un tipo de célula a otro es un misterio que varias hipótesis científicas compiten por explicar. Pero el nuevo y misterioso microbio podría arrojar luz acerca del eslabón perdido entre las formas de vida unicelulares y pluricelulares.

Según el trabajo, publicado en Nature, las arqueas de Loki son los microbios sin núcleo (conocidos) más parecidos a nuestras propias células eucariotas, de las que parecen “hermanas” en términos filogenéticos. Su genoma es mucho más evolucionado de lo esperado y contiene “unos 100 genes eucariotas” relacionados con aspectos fundamentales de este grupo, pues estos genes serían responsables de procesos y capacidades hasta el momento exclusivas de las eucariotas. Algunos de estos genes producen actina, una proteína que forma parte del citoesqueleto de las eucariotas, un entramado tridimensional de proteínas que confiere soporte interno a las células, lo que indica que el ancestro de los eucariotas tenía ya un citoesqueleto dinámico. El citoesqueleto interviene en múltiples procesos celulares y tiene un papel muy importante en la evolución celular; por ejemplo es clave en procesos de fagocitosis, lo que sugiere que tal vez Loki tenía un mecanismo primitivo de fagocitosis (un mecanismo que se creía exclusivo de las células eucariotas).

Estos hallazgos resultan muy útiles para conocer los cambios que hicieron posible la existencia de formas de vida compleja. «Parecen descendientes directos de nuestro ancestro microbio”, explicaThijs Ettema, uno de sus descubridores. «Nuestro hallazgo nos acerca un poco más a poder responder la eterna pregunta, ¿de dónde venimos?», añade.

Solo el uno por ciento de todos los microorganismos que habitan la Tierra se pueden criar en el laboratorio y estas nuevas arqueas no son una excepción. Ettema, de la Universidad de Uppsala (Suecia), y el resto de su equipo, han podido identificarlas y estudiarlas gracias a una técnica, la metagenómica, que identifica el código de barras genético de cada ser vivo de entre los sedimentos marinos y luego intenta recomponer el resto de su genoma. El estudio no se basa en el organismo en sí, sino en sus genes y proteínas.

El nuevo objetivo de Ettema será sacar a estos microbios del fondo del mar y estudiarlos bajo el microscopio, lo que ofrece una doble dificultad. Primero, estas arqueas están tan esparcidas en el tenebroso y gélido fondo marino que las muestras recogidas por los barcos contienen muy pocas. Segundo, su ritmo de división celular es extremadamente lento, puede llevar años, y eso si hay suerte y los científicos adivinan de qué se alimentan.

Por eso, al mismo tiempo, van a seguir secuenciando el metagenoma de las profundidades en busca de nuevas especies que aclaren cómo ese ancestro común pudo dar lugar a las eucariotas.

Así como Loki no dejaba de sorprender al resto de los dioses del panteón nórdico con su capacidad de transformación y habilidad para esconder secretos, seguramente las arqueas y el Castillo de Loki contienen aún muchos misterios que en el futuro serán revelados y nos ayudarán a descifrar la historia evolutiva de nosotros mismos.