Hallazgo científico cambia paradigma en la biología

22 / 02 / 2023

• Parsifal Islas y Luis Felipe Jiménez de la UNAM junto con colegas de KAUST, Arabia Saudita, descubrieron el nucléolo en células procariontes

Un grupo internacional de científicos de la UNAM y la King Abdullah University of Science & Technology (KAUST) de Arabia Saudita, liderado por Parsifal Islas Morales -actualmente en el Instituto de Biología- y Luis Felipe Jiménez García, de la Facultad de Ciencias, ambas entidades académicas de la UNAM, realizaron un hallazgo sorprendente en el mundo de la biología. Según su investigación, publicada en la revista científica “Frontiers in Microbiology”, se descubrió la presencia de un nucléolo en arqueas, un grupo de células procariontes.

Es de gran importancia en el campo de la biología, ya que hasta el momento se había enseñado que las células se clasificaban en dos grandes grupos: células procariontes y eucariontes.

La principal diferencia entre ambas radica en que las segundas tienen compartimentos subcelulares en los que se destaca el núcleo, mientras que las primeras, donde se incluyen bacterias y arqueas, carecen de núcleo.

Sin embargo, el estudio de Islas Morales y Jiménez García demuestra que el nucléolo, una estructura que se encuentra dentro del núcleo de las células eucariontes, también se halla en las arqueas. “Este descubrimiento sugiere que la presencia del nucléolo en las células no es exclusiva de los eucariontes", dijo Islas Morales. "Es un cambio de paradigma en la biología que abre posibilidades sobre el origen de los organelos”.

El descubrimiento fue posible gracias al uso de técnicas clásicas de microscopía y análisis de genómica y proteómica. La evidencia genómica previa apuntaba a proteínas en las arqueas que se encuentran comúnmente en el nucléolo de las células eucariontes, pero nadie hasta ahora había visto si las proteínas formaban una estructura en células procariontes.

Ellos utilizaron la microscopía electrónica y la proteómica para confirmar la presencia de una estructura similar a un nucléolo en las arqueas que, además, contiene a las proteínas reportadas con anterioridad.

El estudio, publicado con el nombre de “Ultrastructural and proteomic evidence for the presence of a putative nucleolus in an Archaeon”, cuenta con más de mil 500 visualizaciones por la comunidad científica y está disponible en acceso abierto.

Además de los líderes del proyecto, el equipo estuvo integrado por Christian Voolstra, de la Universidad KAUST de Arabia Saudita y la Universidad de Konstanz (Alemania); Anny Cardenas de la Universidad KAUST y de la George Washington University; y María Mosqueria, egresada de la Facultad de Química de la UNAM y actualmente directiva de NEOM, en Arabia Saudita.

Al hablar sobre el descubrimiento, Islas Morales expresó su emoción. “Es fascinante porque cambia esta noción que tenemos desde la primaria-secundaria. Al decir que el nucléolo existe en células de tipo procariontes, arqueas para ser precisos, cambia completamente la visión que tenemos de los dos tipos celulares que existen y también de las teorías sobre el origen de los eucariontes”.

Por su parte, Jiménez García señala que la presencia del nucléolo en arqueas representa un avance significativo en la biología evolutiva y celular, y que podría tener importantes repercusiones en futuras investigaciones.

Islas Morales explica que la idea de buscar un nucléolo en las arqueas surgió cuando comenzaron a pensar sobre el origen evolutivo del núcleo eucarionte. “Básicamente, la biología evolutiva es una disciplina teórica que te impulsa a generar una narrativa histórica de la vida en la Tierra”.

Los investigadores pensaron que los organelos celulares podían ser caracteres evolutivos para mapear su ausencia o presencia en las especies que conforman el árbol de la vida. Encontrar un nucléolo en algún procarionte no necesariamente es una adaptación evolutiva, sino que, a la luz de una filogenia, nos debe hacer pensar en cómo se veía el último ancestro común de los grupos que comparten esta estructura celular.

En 2016 surgió la oportunidad de contar con una filogenia resuelta entre eucariontes y arqueas, lo que, en conjunto con la presencia de nucléolo descrita previamente en el parásito unicelular Giardia lamblia, inspiró a los científicos a estudiar las nuevas especies de arqueas y tratar de identificar la presencia de un nucléolo a través del microscopio.

Se utilizó una metodología transdisciplinaria que combinó técnicas antiguas y modernas de microscopía, como la impregnación con plata y la proteómica, para adentrarse en la historia evolutiva de las células.

El descubrimiento del nucléolo en las arqueas puede tener implicaciones importantes en la biología evolutiva y celular. “Resultó una buena conjunción de técnicas antiguas y modernas en la resolución de un problema celular que no deja fuera ni las moléculas ni los procesos bioquímicos”, destaca Jiménez García.

Sortearon varios retos

Los investigadores de la UNAM superaron varios desafíos para alcanzar su gran logro. El más significativo fue la carencia de infraestructura para cultivar arqueas en México.

Ante esta dificultad, el equipo decidió realizar una cooperación internacional y buscaron apoyo en la KAUST, en Arabia Saudita, con quienes habían colaborado previamente en el estudio de bacterias gigantes del Mar Rojo. "Así surgió la oportunidad de presentarles este proyecto, al cual dieron su apoyo desde el primer momento", apuntó Islas Morales.

Este descubrimiento demuestra la importancia de la colaboración científica internacional y la diplomacia de la ciencia, que acerca a las naciones y permite que las capacidades de infraestructura se complementen, según Luis Felipe Jiménez.

La solidaridad científica entre ambos países y la mentoría de Luis Felipe Jiménez fueron valores clave en esta investigación, de acuerdo con Parsifal Islas Morales, egresado del Doctorado en Ciencias Biomédicas de la UNAM.

El trabajo en equipo entre naciones genera riqueza científica e impactos importantes, y en México hay una fortaleza enorme en cuanto a microscopistas, agregó Islas Morales.

El descubrimiento del nucléolo en las arqueas es una muestra de la ciencia fundamental que se puede hacer entre países en desarrollo y de la importancia de tomar riesgos y apostar por la creatividad científica de los estudiantes, destacó. La libertad de investigación y el espíritu crítico son valores fundamentales que deben ser promovidos en la formación de los jóvenes investigadores, indica Islas Morales.

"Este hallazgo demuestra que todavía hay mucho que aprender sobre el mundo de las células, incluso sobre las que hemos creído entender durante décadas", menciona Jiménez García, quien actualmente dirige el laboratorio de Nanobiología Celular y es Coordinador de Departamento de Biología Celular en la Facultad de Ciencias.

Es un ejemplo más de cómo la investigación científica continúa desafiando y expandiendo nuestra comprensión del mundo que nos rodea, y destaca la importancia de la colaboración interdisciplinaria para hacer nuevos descubrimientos.

Este descubrimiento es un gran logro no solo para la biología celular evolutiva, sino también para la colaboración científica internacional y la formación de nuevos investigadores en México y en todo el mundo.

Actualmente Parsifal Islas se desempeña como coordinador general de la Cátedra UNESCO de Diplomacia y Patrimonio de la Ciencia, un proyecto bajo la dirección de la reconocida científica y pacifista, Ana María Cetto y con sede en el Instituto de Biología, UNAM.