Los investigadores del Instituto Indio de Ciencia (Iiscal) han tomado medidas significativas para comprender la evolución de las células eucariotas modernas de antepasados microbianos simples, lo que hace que la luz establezca la luz sobre cómo puede haberse desarrollado la estructura interna compleja de la célula, conocida como citoesqueleto.
El Cytoskelete sirve como andamio interno para las células eucariotas que tienen algunos orgánulos núcleo y otros orgánulos unidos a la membrana. Esta red dinámica incluye varios filamentos de proteínas que son cruciales para mantener la forma celular, facilitar el movimiento, organizar componentes celulares y regular la división celular. Los tres tipos más importantes de filamentos en organismos complejos, como las personas, incluyen filamentos de actina, microtúbulos y filamentos intermedios, todos respaldados por una serie de proteínas adicionales auxiliares.
Según la biología evolutiva moderna, los miembros de la familia viva más cercana de los microbios de eukaryoten dentro de un grupo conocido como Asgard Arhaea. Estos microorganismos, a menudo descubiertos en entornos extremos, como sedimentos de aguas profundas, muestran proteínas que se asemejan a las de las citoskeletas contemporáneas, lo que sugiere un origen compartido y una etapa evolutiva intermedia.
En un estudio de cooperación con grupos de investigación de IISER Pune, NCBS y Niser, el equipo de IISC se centró en una especie específica de ASGARD ARHAEA llamada Odinarchaeota Yellowstonii, al dios noruego Odin. Este microorganismo, aislado del Parque Nacional de Yellowstone, ofreció la oportunidad de investigar dos proteínas notables: FTSZ1 y FTSZ2. Estas proteínas pertenecen a la familia FTSZ, los viejos predecesores de la tubulina que forman los bloques de construcción de los microtúbulos en las células modernas.
Con la ayuda de técnicas avanzadas como el análisis bioquímico y la microscopía crioelectrónica, los investigadores sintieron que FTSZ1 y FTSZ2 muestran un comportamiento claro. Las primeras construcciones doblaron algunos filamentos relacionados con los de las bacterias para la división celular, mientras que la última se ensambla en anillos en forma de espiral apilados que se parecen a estructuras tubulares primitivas. En particular, estas proteínas también se adhieren a la membrana celular de diferentes maneras: uno lo hace directamente con una cola espiral, mientras que la otra usa una proteína adaptadora.
Estos hallazgos sugieren una forma temprana de «división del trabajo» entre las proteínas estructurales, una indicación de la especialización funcional que caracteriza las citoskeletas modernas. La complejidad del citoesqueleto moderno probablemente ha evolucionado a partir de la genduplicación y la interacción cooperativa entre los sistemas de filamentos, un proceso que ya puede haber comenzado en la arquea Asgard.
Los investigadores afirman que estas proteínas dobles registran un momento evolutivo importante, donde los filamentos simples comenzaron a diversificarse en redes multifuncionales. Esta transición es crucial para comprender cómo las células eucariotas han alcanzado sus complicados marcos internos.
Mirando hacia el futuro, el equipo de investigación de Asgard Archaea quiere cultivar en entornos de laboratorio controlados para realizar experimentos directos de biología celular. Al observar estas proteínas en las células vivas, esperan obtener información sin precedentes sobre el funcionamiento de los citosqueletarios tempranos y su papel en el surgimiento de formas de vida complejas.
Mientras que Saravanan Palani, profesor universitario del departamento de bioquímica de IISc, nota estas proteínas, representa un vínculo crítico en la historia de la evolución celular, que conecta las estructuras microbianas más simples con el andamio intacelular avanzado que hoy en día respaldan organismos más altos.
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