Estos microbios raros y muy codiciados revelan los orígenes de la vida compleja

Durante dos días de junio, Emily Aguilar-Pine condujo 2.500 kilómetros desde Bozeman, Montana, hasta Austin, Texas, con uno de los organismos microbiológicos más codiciados en la parte trasera del todoterreno de su madre. Dentro de un embalaje protector, marcado como “esperanzas y sueños”, había una pequeña botella que contenía unos 30 mililitros de lo que parecía un líquido transparente, pero que en realidad contenía una especie de arqueón de Asgard, el organismo unicelular que lleva el nombre del reino de los dioses nórdicos. En mitad de la noche, ‘Skadi’, abreviatura de lo que se llama provisionalmente Skadiarchaeum cthulhuensisPasó el rato en la habitación del hotel con Aguilar-Pine. “Él estuvo conmigo todo el tiempo”, dice.

Los microbios son el embaucador que sacude el árbol de la vida

Los investigadores descubrieron Asgard archaea en 2015 en el ADN de sedimentos dragados en el lecho marino del Atlántico Norte.¹. Descubra lo que piensan los científicos sobre los orígenes de los eucariotas: formas de vida complejas que incluyen desde protistas hasta plantas, animales y hongos. Los investigadores sabían que los eucariotas evolucionaron a partir de procariotas, los organismos unicelulares que incluyen bacterias y arqueas, y la evidencia sugería una estrecha relación con las arqueas. Pero desde entonces el análisis de los genomas de Asgard ha señalado a estas arqueas específicamente como la línea ancestral de todos los eucariotas. La mayoría de los investigadores que estudian el problema consideran ahora que sólo hay dos ámbitos de vida en el planeta; Los eucariotas no son más que una rama de las arqueas y todo lo demás son bacterias.

Lo que se sabe sobre las arqueas de Asgard proviene principalmente de su ADN. Los científicos secuenciaron todo el material genético que pudieron encontrar en muestras ambientales y ensamblaron los genomas microbianos en su interior. Aunque se han identificado de esta manera cientos de especies de Asgard² En una variedad de ecosistemas alrededor del mundo, los microorganismos están presentes en una abundancia tan baja que es difícil aislarlos para su estudio. Pero los investigadores persistentes ahora están estableciendo cultivos relativamente estables, con suficientes células de Asgard para poder verlas bajo un microscopio.

Se reportaron las primeras culturas.^3,4 en 2020 y 2022, con cuatro más anunciados^5–7 a principios de 2025. Hay al menos algunos otros que aún no han aparecido en la literatura, incluido Skadi, que Aguilar-Pine aprendió a cuidar de un estudiante de doctorado, Stavros Trimmer, en la Universidad Estatal de Montana en Bozeman antes de llevarse muestras a la Universidad de Texas en Austin. Y los investigadores están trabajando en más arqueas de Asgard, fomentando la proliferación de células de crecimiento lento, a menudo durante varios años. La recompensa vale la pena, dicen.

“Los Asgards son, con diferencia, lo más interesante que le ha sucedido a la microbiología en los últimos 30 a 40 años”, dice el micrólogo Paul Carini de la Universidad de Arizona en Tucson, cuyo laboratorio está trabajando con un cultivo inédito de un ambiente estuarino en Oregón. Los científicos ahora están estudiando la forma, las características y el comportamiento sorprendentes de estas células y están encontrando pistas sobre lo que hizo posible la transición a una vida compleja.

No tan simple

Las características definitorias de las células eucariotas (un núcleo rodeado de membranas y orgánulos especializados) podrían no parecer extraordinarias. Pero abrieron nuevas posibilidades sobre cómo podrían evolucionar los seres vivos. Al mantener su ADN separado del resto de la célula, las células eucariotas pueden protegerlo y controlar mejor cómo se expresan los genes. Los compartimentos internos permiten a las células localizar su trabajo y realizar muchas tareas a la vez. Y las mitocondrias, que alimentan a las células, permiten a los eucariotas producir grandes cantidades de energía a través de la respiración aeróbica. Las células podrían hacerse más grandes; los organismos pueden volverse multicelulares; y podían reproducirse sexualmente.

Los misteriosos microbios que dieron origen a la vida compleja

En general, se piensa que la división entre procariotas y eucariotas se produjo hace unos dos mil millones de años, cuando un antiguo arqueón huésped, ahora reconocido como miembro de los Asgard, se tragó una bacteria de vida libre. Esta bacteria, que estaba en una asociación “endosimbiótica” mutuamente beneficiosa con el arqueón, finalmente evolucionó hasta convertirse en la mitocondria actual. El medio ambiente de la Tierra está cambiando drásticamente en este momento, con el aumento de oxígeno en los océanos y la atmósfera. La vida que podía aprovecharla tenía una cobertura.

Pero se desconoce en gran medida cómo se encontraron entre sí los microbios involucrados en esta asociación monumental, quién contribuyó a la relación y qué procesos físicos llevaron a la absorción.

Una idea es que, antes del evento endosimbiótico, las células huésped supuestamente simples deben haber tenido algunas de las capacidades necesarias para la vida compleja. El descubrimiento de los Asgard apoyó esta idea.^1,8. El genoma de Asgard codifica una amplia variedad de proteínas que alguna vez se pensó que eran exclusivas de los eucariotas. Estas “proteínas de firma eucariotas” desempeñan un papel en la formación de un citoesqueleto dinámico, que da estructura a las células y permite el movimiento, así como en el transporte de proteínas y lípidos entre compartimentos celulares y en la construcción y renovación de membranas.

Células de tipo salvaje

Al cultivar los microbios, los científicos pueden estudiar qué hacen estas proteínas en las células de Asgard, incluida cómo se relacionan con las características físicas observadas actualmente (ver ‘Oddball Asgards’).

Las más reveladoras de estas características hasta ahora son las pequeñas protuberancias en forma de brazos, o incluso astas, que sobresalen de los cuerpos típicamente esféricos de los Asgard.

Los microbiólogos Hiroyuki Imachi y Masaru Nobu vieron por primera vez las protuberancias en un Asgard que pasaron una docena de años cultivando en su laboratorio de la Agencia Japonesa de Ciencias y Tecnología Marinas y Terrestres en Yokosuka. Cuando comenzó el proyecto, no sabían que tenían un Asgard en su biorreactor; Asgard como grupo aún no había sido identificado.

Pero en 2020, podrían informar sobre la primera cultura exitosa en una arqueología de Asgard. Promethearchaeum syntrophicum³. Describieron una “cocultura pura” que también incluía un socio productor de metano, otra arqueona, que no podían cultivar. P. syntrophicum sin ellos.

El documento enfatiza las protuberancias. “Mi reacción inicial fue divertida”, dice Imachi. “Me preguntaba si algún material había contaminado la muestra o si era un artefacto del proceso de observación”. Pero las protuberancias parecen reales y se han observado muchas veces.

Un ‘mundo perdido’ de los primeros microbios prosperó hace mil millones de años

El siguiente cultivo publicado, del laboratorio de la microbióloga Christa Schleper de la Universidad de Viena, tardó seis años en crecer a partir de muestras recogidas en sedimentos poco profundos frente a la costa de Eslovenia. Incluía cinco especies de microbios, con un Asgard entre los más dominantes. Con técnicas de imagen avanzadas, los investigadores, entre ellos el microbiólogo Martin Pilhofer del Instituto Federal Suizo de Tecnología (ETH) en Zurich, pudieron observar bien el interior de las células de Asgard. “Me quedé completamente impactado”, afirma Pilhofer. Las células tenían protuberancias y carecían tanto de la cubierta proteica rígida que se ve comúnmente en arqueas y bacterias como de la doble membrana o pared celular eucariota. “Estas células no se parecían a nada que hubiera visto nunca”, dijo.

Los periódicos de 2022 informan sobre un nombre provisional Asgard Lokiarchaeum ossiferum. (No. Los Asgard los cultivaban a menudo antes. candidato (en la literatura se refleja que todavía son ‘candidatos’ no.) Tiene un citoesqueleto y filamentos formados por proteínas similares a la actina similares a las que se encuentran en los eucariotas.⁴. Posteriormente, los investigadores informaron sobre la presencia de microtúbulos.⁹otra característica del citoesqueleto eucariota. Ambos P. syntrophicum y L. ossiferum pertenece al grupo Loki Asgards, que toma su nombre del Castillo de Loki, el campo en el respiradero hidrotermal del Atlántico donde se descubrieron por primera vez los Asgard.

Las protuberancias se han convertido en una característica icónica de Asgards, observada en casi todas las culturas. Sin embargo, aún no está claro qué hacen. “La célula invierte una cantidad sustancial de sus recursos en construir y mantener estas estructuras, por lo que deben cumplir alguna función biológica importante”, dice Imachi.

Algunas ideas están surgiendo. En una preimpresión publicada a finales de 2025, Schleper y sus colegas utilizaron microscopía en vivo para capturar, por primera vez, células de Asgard en movimiento. L. ossiferum y otra especie cultivada por el equipo de Imachi y Nobu, Margulisarchaeum peptidophilumparece ser arrastrado por la remodelación del citoesqueleto en las protuberancias¹⁰. La inhibición de proteínas similares a la actina detuvo el movimiento celular.

en un documento sobre peptidophilum y otro Asgard, Flexarqueo multiprotrusiónAmbos tardaron tres años en cultivarse, Imachi y Nobu informaron haber observado protuberancias adheridas a socios productores de metano a través de lo que Imachi describió como picos en su superficie, lo que sugiere que las protuberancias podrían ayudar a capturar y retener socios.⁷. Este resultado y otros plantean la intrigante posibilidad de que las protuberancias de Asgard puedan haber sido fundamentales en el origen de los eucariotas.

“Por supuesto, en este momento es muy interesante”, afirma Schleper. “Cada vez que miro nuestras células y hacemos más experimentos, nos sorprendemos mucho. Siempre encontramos algo en lo que ni siquiera habíamos pensado”.

El biólogo celular Buzz Baum del Laboratorio de Biología Molecular MRC en Cambridge, Reino Unido, dice que las protuberancias se ajustan a un modelo de eucariogénesis que él y su primo, el biólogo evolutivo David Baum de la Universidad de Wisconsin-Madison, propusieron en 2014.¹¹Se postula que un arqueón antiguo utilizaría protuberancias para compartir recursos con otras células. En lugar de que la célula plegue su membrana para engullir a un microbio asociado, las protuberancias eventualmente rodearían al precursor mitocondrial y se unirían a su trampa.

Los científicos vislumbran microbios extraños que podrían ayudar a explicar el surgimiento de vida compleja

Otro Asgard cultivado, encontrado en la alfombra microbiana de Shark Bay en Australia Occidental, tiene sus propias sorpresas. El ecologista microbiano Brendan Burns de la UNSW en Sydney, Australia, y sus colegas ven cadenas de vesículas que cuelgan del exterior de los cuerpos celulares en Nearchaeum marumarumayaeque tardó cinco años en crecer hasta alcanzar una gran abundancia⁵. También ven un tubo largo y delgado que sale de una bacteria y toca el Asgard. “No podía creer que viera una interacción física”, recuerda la bióloga estructural Debnath Ghosal de la Universidad de Melbourne, Australia, cuyo equipo realizó el trabajo de obtención de imágenes. “Ahora estoy pensando en ello”. Se desconoce qué se intercambió entre los microbios, si es que hubo algo.