MADRID, 27 (EUROPA PRESS)
Algunos organismos, como los tardígrados, los rotíferos y los nematodos, pueden sobrevivir a condiciones duras entrando en un estado de latencia conocido como "criptobiosis." En 2018, investigadores del Instituto de Problemas Físicoquímicos y Biológicos en la Ciencia del Suelo RAS en Rusia encontraron dos especies de ascárides (nematodos) en el permafrost siberiano. La datación por radiocarbono indicó que los individuos de nematodos han permanecido en criptobiosis desde finales del Pleistoceno, hace unos 46.000 años.
Ahora, investigadores del Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética (MPI-CBG) de Dresde, el Centro de Biología de Sistemas de Dresde (CSBD) y el Instituto de Zoología de la Universidad de Colonia, todos ellos en Alemania, utilizaron la secuenciación, el ensamblaje y el análisis filogenético del genoma y descubrieron que el nematodo del permafrost pertenece a una especie no descrita anteriormente, 'Panagrolaimus kolymaensis'.
Demostraron que los mecanismos bioquímicos empleados por el 'Panagrolaimus kolymaensis' para sobrevivir a la desecación y la congelación en condiciones de laboratorio son similares a los de una etapa del ciclo vital del importante modelo biológico 'Caenorhabditis elegans'.
Cuando Anastasia Shatilovich, del Instituto de Problemas Físicoquímicos y Biológicos de la Ciencia del Suelo RAS de Rusia, recuperó dos nematodos individuales congelados de una madriguera fosilizada en depósitos de limo en el permafrost siberiano, ella y sus colegas estaban más que entusiasmados.
Tras descongelar los gusanos en el laboratorio, un análisis radiocarbónico del material vegetal de la madriguera reveló que estos depósitos helados, a 40 metros bajo la superficie, no se habían descongelado desde finales del Pleistoceno, hace entre 45.839 y 47.769 años. Al mismo tiempo, el grupo de investigación de Teymuras Kurzchalia en el MPI-CBG (Teymuras Kurzchalia ya está jubilado) ya estaba abordando la cuestión de cómo sobreviven a condiciones extremas las fases larvarias del nematodo 'Caenorhabditis elegans'. Cuando el equipo se enteró de la existencia de los nematodos del permafrost, se puso inmediatamente en contacto con Anastasia Shatilovich para colaborar.
Vamshidhar Gade, estudiante de doctorado por aquel entonces en el grupo de investigación de Teymuras Kurzchalia, empezó a trabajar con los nematodos del permafrost. "No se conocen del todo las vías moleculares y metabólicas que utilizan estos organismos criptobióticos ni cuánto tiempo serían capaces de suspender la vida", afirma Vamshidhar, que trabaja ahora en la ETH de Zúrich (Suiza).
Los investigadores de Dresde realizaron un ensamblaje genómico de alta calidad de uno de los nematodos del permafrost en colaboración con Eugene Myers, director emérito y jefe de grupo de investigación del MPI-CBG, el Centro del Genoma del concepto DRESDEN, y el grupo de investigación de Michael Hiller, jefe de grupo de investigación en aquel momento en el MPI-CBG y ahora catedrático de Genómica Comparada en el LOEWE-TBG y la Sociedad Senckenberg para la Investigación de la Naturaleza.
A pesar de contar con secuencias de código de barras de ADN y fotografías microscópicas, era difícil determinar si el gusano del permafrost era una nueva especie o no. Philipp Schiffer, jefe de grupo de investigación del Instituto de Zoología, codirector del incipiente Centro de Genómica de la Biodiversidad de Colonia (BioC2) de la Universidad de Colonia y experto en investigación genómica de la biodiversidad, unió fuerzas con los investigadores de Dresde para determinar la especie y analizar su genoma con su equipo. Gracias al análisis filogenómico, él y su equipo pudieron definir la lombriz intestinal como una nueva especie, y el equipo decidió llamarla 'Panagrolaimus kolymaensis'. En reconocimiento a la región del río Kolyma de la que es originario, el nematodo recibió el nombre latino de Kolymaensis.
Al comparar el genoma del 'Panagrolaimus kolymaensis' con el del nematodo modelo 'Caenorhabditis elegans', los investigadores de Colonia identificaron genes que ambas especies tienen en común y que están implicados en la criptobiosis. Para su sorpresa, la mayoría de los genes necesarios para entrar en criptobiosis en las llamadas larvas Dauer de 'Caenorhabditis elegans' también estaban presentes en 'Panagrolaimus kolymaensis'.
A continuación, el equipo de investigación evaluó la capacidad de supervivencia del 'Panagrolaimus kolymaensis' y descubrió que la exposición a una deshidratación leve antes de la congelación ayudaba a los gusanos a prepararse para la criptobiosis y aumentaba su supervivencia a -80 grados Celsius. A nivel bioquímico, ambas especies producían un azúcar llamado trehalosa cuando se deshidrataban ligeramente en el laboratorio, lo que posiblemente les permitía soportar la congelación y la deshidratación intensa. Las larvas de 'Caenorhabditis elegans' también se beneficiaron de este tratamiento, sobreviviendo durante 480 días a -80 grados Celsius sin sufrir ninguna merma en su viabilidad o reproducción tras la descongelación.
Según Vamshidhar Gade y Temo Kurzhchalia, "estos resultados experimentales también demuestran que 'Caenorhabditis elegans' puede permanecer viable durante periodos más largos en estado de suspensión que los documentados anteriormente. En conjunto, nuestra investigación demuestra que los nematodos han desarrollado mecanismos que les permiten conservar la vida durante periodos de tiempo geológicos".
"Nuestros hallazgos son esenciales para comprender los procesos evolutivos porque los tiempos de generación pueden oscilar entre días y milenios y porque la supervivencia a largo plazo de los individuos de una especie puede dar lugar al resurgimiento de linajes que de otro modo se habrían extinguido", concluye Philipp Schiffer, uno de los autores que supervisó el estudio.
Myers añade que "el genoma altamente contiguo del 'P. kolymaensis' permitirá comparar esta característica con las de otras especies de Panagrolaimus cuyos genomas están siendo secuenciados actualmente por el equipo de Schiffer y sus colegas". Philipp Schiffer está convencido de que "estudiar la adaptación de las especies a entornos tan extremos mediante el análisis de sus genomas nos permitirá desarrollar mejores estrategias de conservación frente al calentamiento global", mientras Teymuras Kurzchalia afirma que "este estudio amplía en decenas de miles de años la criptobiosis más larga de la que se tiene constancia en nematodos".
