Un caracol que hace fotosíntesis

Una babosa marina vive de la fotosíntesis gracias a los cloroplastos robados a las algas que comió en su infancia. Ahora descubren que además también roba sus genes.

Nosotros, animales racionales, que últimamente estamos cambiando el clima de la Tierra y provocando una extinción masiva creemos que una de las posibles soluciones sería el uso de la energía solar. Las plantas llevan haciéndolo millones de años y nosotros hemos empezado a producir energía con nuestras células fotovoltaicas hechas de semiconductores. Pero hace mucho tiempo un molusco ya ideó una forma de energía solar definitiva: comer plantas para terminar siendo el mismo un ser fotosintético. Este animal es capaz de robar los cloroplastos de las plantas que come y utilizarlos en su cuerpo para producir energía a partir de la luz del sol y vivir en exclusiva de ella. Ahora unos científicos explican parcialmente cómo se las ha ingeniado para hacerlo.
La fotosíntesis genera azúcares y oxígeno a partir del agua, dióxido de carbono y luz solar. En las plantas esta función es realizada en los cloroplastos. Se cree que en el pasado remoto los antepasados de las plantas (que son eucariotas) asimilaron en su interior bacterias fotosintéticas que luego fueron perdiendo su identidad, perdiendo ADN y reduciéndose a la mínima expresión hasta transformarse en los cloroplastos actuales.
Los corales, que son animales, tienen una relación simbiótica con ciertas algas que crecen en su interior. Las algas les proporcionan alimento y ellas adquieren cierta protección y un entorno agradable, aunque saber quién da más en una simbiosis es siempre discutible. Pero el molusco Elysia chlorotica, en concreto un nudibránquio de color verde y 4,5 cm de longitud que vive en la costa atlántica de EEUU, ha prescindido de un trato justo. Esta babosa marina come pequeñas algas y separa los cloroplastos, que son los orgánulos responsables de la fotosíntesis, del resto. Los cloroplastos los incorpora en sus tejidos para recolectar energía solar mediante la fotosíntesis durante el resto de su vida como si fuera una planta y el resto es digerido. Esta habilidad es al parece algo único y ha fascinado a los científicos desde que Mary Rumpho-Kennedy de University of Maine empezara a estudiarla en 1987.
Ahora esta misma investigadora ha averiguado cómo E. chlorotica consigue realizar este truco: robando también genes extras. Este trabajo permitirá además saber más sobre la evolución de la fotosíntesis, las relaciones simbióticas, la transferencia de genes o la supresión del sistema inmunitario.
Normalmente cuando nosotros comemos una ensalada digerimos, gracias a nuestras enzimas, los cloroplastos, núcleos celulares y demás constituyentes de las células de la lechuga. Son divididos hasta sus constituyente moleculares elementales que luego utilizaremos en nuestro beneficio. Esta babosa no lo hace así y se las apaña para separar lo que necesita para la fotosíntesis del resto.
Este nudibránquio fotosintético sólo necesita comer en la etapa temprana de su ciclo vital, que dura dos semanas. En esa etapa E. chlorotica se dedica a ingerir algas y a retener los cloroplastos intactos en las células cercanas a su aparato digestivo. Una vez tiene suficientes, la babosa no necesita comer nunca más. En lugar de eso sobrevive durante meses, hasta completar el año de vida, del aire disuelto en el agua y de la luz del sol como si de una planta se tratara.
Pero esto no es fácil de explicar, los cloroplastos sólo contienen suficiente ADN para codificar el 10% de las proteínas que necesitan para funcionar correctamente. Por sí solos duraría muy poco tiempo. Normalmente esos genes que necesitan los cloroplastos están en ADN del núcleo del alga.
Esta investigadora y sus colaboradores secuenciaron los genes de los cloroplastos de Vaucheria litorea, el alga favorita del que se alimenta nuestra babosa. Comprobaron que sus genes eran insuficientes para realizar la fotosíntesis durante largo tiempo. Analizaron el ADN de la babosa y comprobaron que en él había genes del núcleo celular del alga. Esto era una indicación de que la babosa también "robaba" genes al alga.
Por tanto E. chlorotica se las ha ingeniado también para romper los núcleos celulares del alga y liberar su ADN. Este ADN extraño es entonces extraído del aparato digestivo del molusco y transferido a los núcleos de sus célula por un mecanismo todavía sin conocer. Se especula que se podría ayudar de algún tipo de virus para la tarea. En todo caso este ADN portaría los genes para sintetizar las proteínas que justamente necesitarían los cloroplastos para continuar funcionando. El ADN original de este molusco no portaría estos genes necesarios para la fotosíntesis.
La manera típica de transferir información genética es la transferencia vertical de genes. En ella heredamos los genes de nuestros padres, y éstos de los suyos y así sucesivamente. Los genes pasan de una generación a la siguiente dentro de una misma especie.
Recientemente se ha ido descubriendo que también existe la transferencia horizontal de genes. El caso típico de transferencia horizontal se da entre las bacterias, pero los casos de transferencia entre eucariotas son mucho más raros. A veces esta transferencia se da incluso entre individuos de especies distintas, algo de lo que hemos ya dado cuenta en NeoFronteras. Pero el caso de la babosa es mucho más extraño y único porque la transferencia horizontal de genes se da entre seres de distinto reino.
En otro análisis estos investigadores descubrieron que los genes del alga también estaban presentes en las células sexuales de la babosa y que por tanto pueden pasar a la siguiente generación.
Todavía queda mucho por averiguar. No se sabe por qué el sistema inmunitario de la babosa no ataca los cloroplastos y el ADN foráneo. Entender esto quizás podría dar lugar a nuevos fármacos inmunodepresores para casos de trasplantes de órganos en humanos. Saber cómo los cloroplastos evitan su destrucción y pasar desapercibidos al sistema inmunitario sería la clave.
Tampoco se sabe cómo la babosa consigue no digerir justo lo que necesita para la fotosíntesis, cómo adquiere el ADN foráneo, cuánto de él y cómo se las apañe para que funcione.
E. chlorotica ha llevado al extremo el dicho que dice que somos lo que comemos