Eucariogénesis viral
La eucariogénesis viral es la hipótesis de que el núcleo celular de las formas de vida eucariotas evolucionó a partir de un gran virus de ADN en una forma de endosimbiosis dentro de una arqueona metanogénica o una bacteria. Más tarde, el virus evolucionó hasta convertirse en el núcleo eucariota adquiriendo genes del genoma del huésped y, finalmente, usurpando su función. La hipótesis fue propuesta por primera vez por Philip Bell en 2001 y se popularizó aún más con el descubrimiento de virus de ADN grandes y complejos (como los Mimivirus) que son capaces de biosíntesis de proteínas.
La eucariogénesis viral ha sido controvertida por varias razones. Por un lado, a veces se argumenta que la evidencia propuesta sobre los orígenes virales del núcleo puede usarse a la inversa para sugerir los orígenes nucleares de algunos virus. En segundo lugar, esta hipótesis ha inflamado aún más el viejo debate sobre si los virus son organismos vivos.
Hipótesis
La hipótesis de la eucariogénesis viral postula que los eucariotas están compuestos de tres elementos ancestrales: un componente viral que se convirtió en el núcleo moderno; una célula procariótica (un arqueón según la hipótesis de los eocitos) que donó el citoplasma y la membrana celular de las células modernas; y otra célula procariótica (aquí bacteria) que, por endocitosis, se convirtió en la mitocondria o cloroplasto moderno.
En 2006, los investigadores sugirieron que la transición de los genomas de ARN a ADN se produjo por primera vez en el mundo viral. Un virus basado en ADN puede haber proporcionado almacenamiento a un huésped antiguo que previamente había usado ARN para almacenar su información genética (dicho huésped se llama ribocélula o ribocito). Es posible que los virus hayan adoptado inicialmente el ADN como una forma de resistir las enzimas que degradan el ARN en las células huésped. Por lo tanto, la contribución de un componente tan nuevo puede haber sido tan significativa como la contribución de los cloroplastos o las mitocondrias. Siguiendo esta hipótesis, las arqueas, las bacterias y los eucariotas obtuvieron cada uno su sistema de información de ADN de un virus diferente. En el artículo original también era una célula de ARN en el origen de los eucariotas, pero eventualmente más compleja, con procesamiento de ARN. Aunque esto contrasta con la hipótesis actual más probable de los eocitos, los virus parecen haber contribuido al origen de los tres dominios de la vida ('hipótesis fuera del virus'). También se ha sugerido que la telomerasa y los telómeros, aspectos clave de la replicación de las células eucariotas, tienen orígenes virales. Además, los orígenes virales del núcleo eucariota moderno pueden haberse basado en múltiples infecciones de células de arqueas que portan precursores mitocondriales bacterianos con virus lisogénicos.
La hipótesis de la eucariogénesis viral describe un modelo de evolución eucariota en el que un virus, similar a un virus de la viruela moderno, evolucionó hasta convertirse en un núcleo mediante la adquisición de genes de especies bacterianas y arqueales existentes. El virus lisogénico se convirtió entonces en el centro de almacenamiento de información de la célula, mientras que la célula conservaba sus capacidades de traducción genética y función general a pesar de la entrada del genoma viral. De manera similar, las especies bacterianas involucradas en esta eucariogénesis conservaron su capacidad de producir energía en forma de ATP y al mismo tiempo pasaron gran parte de su información genética a este nuevo orgánulo núcleo-virus. Se plantea la hipótesis de que el ciclo celular moderno, mediante el cual la mitosis, la meiosis y el sexo ocurren en todos los eucariotas, evolucionó debido a los equilibrios alcanzados por los virus, que característicamente siguen un patrón de equilibrio entre infectar a tantos huéspedes como sea posible y matar a un huésped individual mediante proliferación viral. Hipotéticamente, los ciclos de replicación viral pueden reflejar los de los plásmidos y lisógenos virales. Sin embargo, esta teoría es controvertida y es necesaria una experimentación adicional con virus de arqueas, ya que probablemente sean los más similares evolutivamente a los núcleos eucariotas modernos.
La hipótesis de la eucariogénesis viral apunta al ciclo celular de los eucariotas, particularmente al sexo y la meiosis, como evidencia. Se sabe poco sobre los orígenes del ADN o la reproducción en células procarióticas o eucariotas. Por tanto, es posible que los virus estuvieran implicados en la creación de las primeras células de la Tierra. El núcleo eucariota contiene ADN lineal con secuencias finales especializadas, como el de los virus (y a diferencia de los genomas bacterianos, que tienen una topología circular); utiliza protección de ARNm y separa la transcripción de la traducción. Los núcleos eucariotas también son capaces de replicarse citoplasmáticamente. Algunos virus grandes tienen su propia ARN polimerasa dirigida por ADN. Transferencias de enfermedades "infecciosas" Se han documentado núcleos en muchas algas rojas parásitas.
Evidencias que lo respaldan
La evidencia reciente que lo respalda incluye el descubrimiento de que, tras la infección de una célula bacteriana, el bacteriófago gigante 201 Φ2-1 (del género Phikzvirus) ensambla una estructura similar a un núcleo. estructura alrededor de la región de replicación del genoma y desacopla la transcripción y traducción, y el ARNm sintetizado luego se transporta al citoplasma donde se somete a traducción. Los mismos investigadores también descubrieron que este mismo fago codifica un homólogo eucariota de la tubulina (PhuZ) que desempeña la función de posicionar la fábrica viral en el centro de la célula durante la replicación del genoma. El huso PhuZ comparte varias propiedades únicas con los husos eucariotas: inestabilidad dinámica, conjuntos de filamentos bipolares y posicionamiento central del ADN. Además, muchas clases de virus nucleocitoplasmáticos de ADN grande (NCLDV), como los mimivirus, tienen el aparato para producir ARNm cubierto con m7G y contienen homólogos de la proteína de unión a cubierta eucariótica eIF4E. Quienes apoyan la eucariogénesis viral también señalan la falta de estas características en las arqueas, por lo que creen que una brecha considerable separa los grupos de arqueas más relacionados con los eucariotas y los propios eucariotas en términos de núcleo. A la luz de estos y otros descubrimientos, Bell modificó su tesis original para sugerir que el ancestro viral del núcleo era un virus arqueal similar al NCLDV en lugar de un virus similar a la viruela. Otra evidencia que lo respalda es que el aparato de protección m7G (implicado en el desacoplamiento de la transcripción de la traducción) está presente tanto en Eukarya como en Mimiviridae, pero no en Lokiarchaeota, que se consideran los parientes arqueales más cercanos de Eukarya según la hipótesis de los Ecitos (también respaldada por la análisis filogenético de la vía de limitación de m7G).
Implicaciones
Varios preceptos en la teoría son posibles. Por ejemplo, un virus helicoidal con una envoltura bilipídica tiene un claro parecido con un núcleo celular muy simplificado (es decir, un cromosoma de ADN encapsulado dentro de una membrana lipídica). En teoría, un virus de ADN de gran tamaño podría tomar el control de una célula bacteriana o de arquea. En lugar de replicarse y destruir la célula huésped, permanecería dentro de la célula, superando así el dilema que suelen afrontar los virus. Si el virus controlara la maquinaria molecular de la célula huésped, ésta se convertiría efectivamente en un núcleo funcional. A través de los procesos de mitosis y citocinesis, el virus reclutaría así a toda la célula como simbionte, una nueva forma de sobrevivir y proliferar.