¡Santos moluscos fotosintéticos Batman!
Por: Lionel Valenzuela Perez
Sin duda hasta Batman se hubiera asombrado si le hubiéramos dicho hace unos años que encontraríamos algún día animales fotosintéticos.
Ciertos animales en su historia evolutivamente han adoptado distintas estrategias con respecto a las plantas.
Hay algunos que pueden mimetizarse, cambiar de color o inclusive cambiar de forma y textura para parecerse a una planta, que les brinda refugio y protección.
Otros pueden alimentarse de un alga, es decir la utilizan como fuente de energía.
Existen también especies de nudibranquios que además de alimentarse pueden mantener las células del alga en sus cuerpos para confundirse con su entorno. Pero esas células sólo se mantienen por un corto tiempo, obligando al animal a alimentarse continuamente de ella.
Finalmente ciertos moluscos han ido un paso más allá y al alimentarse de un alga, incorporan los cloroplastos del alga manteniéndolos dentro de sus células por varios meses, utilizando los recursos que le brinda la fotosíntesis.
Exactamente eso es lo que hace Elysia chlorotica, una especie de babosa marina, que se alimenta de un alga verde denominada Vaucheria litorea.
Los individuos juveniles de Elysia, son de color pardo-rojizo hasta que comienzan a alimentrse del alga. Una vez que comienzan a incorporar los primeros cloroplastos cambian de color.
Imagen 1. Distintos estadios de desarrollo de Elysa chlorotica. Nótese la falta de pigmentación verde en los primeros estadios.
Cuando Elysa se alimenta succiona el contenido del alga pero no destruye los cloroplastos, sino que los almacena en el interior de sus propias células, en glándulas digestivas (divertículos) que se ramifican por todo el cuerpo. Los cloroplastos una vez en el interior de las células del molusco se mantienen vivos y funcionando (es decir realizando fotosíntesis) por hasta 9-10 meses.
Imagen 2. Si privamos a Elysa chlorotica del alga durante varios meses los cloroplastos se mantienen funcionales, como lo demuestran las membranas intactas que se observan con el microscopio electrónico (microscopio electrónico de transmisión), aunque haya pérdida del color verde. Fotos A-D: cloroplastos intactos en el alga. Fotos B-E: cloroplastos en el animal privado de algas durante dos meses. Fotos C-F: Animales privados del alga durante ocho meses. Los cloroplastos se encuentran en el interior de la célula animal.
Durante todo ese tiempo el animal vive de lo que producen sus cloroplastos, es decir se convierte de hecho en un animal fotosintético. Esto es altamente beneficioso para Elysia ya que puede obtener energía a partir de la fotosíntesis que realizan los cloroplastos, justamente cuando el alga no está disponible como alimento.
Aunque Elysia no puede "producir" sus propios cloroplastos estos se mantienen funcionales durante largos periodos de tiempo, esto demuestra que el molusco debe poseer genes propios que estabilizan y apoyan la supervivencia de los cloroplastos.
Debemos recordar que el cloroplasto sólo codifica en su propio ADN, el 10% de las proteínas que necesita, para realizar la fotosíntesis de forma correcta. El resto de las proteínas se encuentran codificadas en el ADN nuclear del alga. Por eso decimos que los cloroplastos son organelas semiautónomas, ya que poseen su propio ADN y ribosomas, pero no pueden vivir de forma independiente fuera de la célula, mientra que en el citoplasma celular pueden multiplicarse por fision binaria.
¿Como es posible que un molusco posea genes que mantengan cloroplastos, organelas que son de origen vegetal?
La respuesta se encuentra aparentemente, en la transferencia horizontal génica. Es decir habrían pasado genes del alga al molusco.
Este tipo de transferencia génica entre diferentes especies ha recibido cada vez mayor atención debido a las numerosas pruebas que se acumulan en su favor y a la importancia de esta transferencia de genes en la evolución (donde los virus habrían jugado un papel muy relevante, transfiriendo genes entre distintas especies, tanto procariontes como eucariontes).
Con esto en mente los investigadores buscaron en el genoma de Elysia genes que pudieran estabilizar los cloroplastos. Encontraron un gen el psbO que cumple una función muy importante en el fotosistema II. Es más al comparar el gen psbO del molusco con el de la planta encontraron que eran idénticos.
Todo estos hallazgos hacen suponer que el gen psbO fue incorporado por transferencia genética horizontal, ya que el animal posee el gen desde el estadio de cigoto y en sus gametas.
Los investigadores han comenzado por demostrar que los cloroplastos, se mantienen activos tanto haciendo transcripción como traducción de sus genes, aún en el interior de las células animales, lo que demostraría su funcionalidad.
Otro fenómeno más conocido pero no por eso menos fascinante que está ocurriendo entre el alga y el animal es el de los procesos endosimbióticos.
Recordemos que Margulis habla de un planeta simbiótico y más precisamente uno endosimbiótico.
La endosimbiosis ha sido clave en la aparcion de la fotosíntesis en organismos eucariontes. Este evento endosimbiótico primitivo ocurrió probablemente entre un protista (eucarionte) y una cianobacteria (procarionte), que luego terminó transformándose en un cloroplasto (organela intracelular) debido a la pérdida y masiva transferencia de material genético desde la cianobacteria al núcleo eucarionte.
Imagen 3. Eventos endosimbióticos hipotéticos que han ocurrido a lo largo de la evolucion de las algas eucariontes. También está esquematizada la actual simbiosis que están llevando a cabo Elysia chlorotica y Vaucheria litorea.
Probablemente si esta relación entre el alga Vaucheria y Elysia continua en algún momento se produzca una transferencia genética aún mayor entre los cloroplastos y las células eucariontes del molusco.
Hay mucho que investigar y aprender en esta relación endosimbiótica entre Elysia y Vaucheria. Tal vez estamos observando la aparición de una nueva rama evolutiva, la de los animales fotosintéticos y aparentemente los moluscos llevan la delantera.
