Los patógenos ancestrales que escapan del permafrost que se derrite tienen un potencial real para dañar las comunidades microbianas y podrían amenazar la salud humana, según alerta un nuevo estudio de Giovanni Strona, del Centro Común de Investigación de la Comisión Europea, y sus colegas, publicado en la revista de acceso abierto PLOS Computational Biology.
Aunque el deshielo de los glaciares y el permafrost está dando a muchos tipos de microbios latentes la oportunidad de resurgir, las amenazas potenciales para la salud humana y el medio ambiente que plantean estos microbios han sido difíciles de estimar.
En un nuevo estudio, el equipo de Strona cuantificó los riesgos ecológicos que plantean estos microbios mediante simulaciones por ordenador. Los investigadores realizaron experimentos de evolución artificial en los que patógenos digitales similares a virus del pasado invadían comunidades de huéspedes similares a bacterias. Compararon los efectos de los patógenos invasores en la diversidad de bacterias hospedadoras con la diversidad en comunidades de control en las que no se producía invasión.
El equipo descubrió que, en sus simulaciones, los antiguos patógenos invasores a menudo podían sobrevivir y evolucionar en la comunidad moderna, y alrededor del 3 % se convirtieron en dominantes. Aunque la mayoría de los invasores dominantes apenas influyeron en la composición de la comunidad, alrededor del 1 % de los invasores produjeron resultados impredecibles. Algunos provocaron la muerte de hasta un tercio de las especies hospedadoras, mientras que otros aumentaron la diversidad hasta un 12 % en comparación con las simulaciones de control.
Los riesgos que plantea este 1 % de patógenos liberados pueden parecer pequeños, pero dado el gran número de microbios antiguos que se liberan regularmente en las comunidades modernas, los brotes siguen representando un peligro considerable. Los nuevos resultados sugieren que los riesgos que plantean los patógenos que “viajan en el tiempo” podrían de hecho ser poderosos impulsores del cambio ecológico y amenazas para la salud humana.
Por otra parte, un grupo de investigadores alemanes se encuentran analizado el genoma de un nematodo de 46.000 años de antigüedad del permafrost siberiano y han revelado la existencia de una nueva especie del Pleistoceno, que comparte con el nematodo Caenorhabditis elegans un conjunto de herramientas moleculares para sobrevivir, según publican en la revista PLOS Genetics.
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).
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”.
*Con información de Europa Press.