Receptores neuronales ancestrales son toxinas accesorias bacterianas

De las armas bacterianas al cableado cerebral

Nuestros cerebros dependen de conexiones extremadamente precisas entre neuronas, guiadas en parte por proteínas de superficie inusuales llamadas Teneurinas. Este estudio revela que estos receptores neuronales clave no surgieron originalmente como guías benignas. Más bien, empezaron su vida en bacterias como componentes de armas tóxicas usadas en batallas microbianas. Al desvelar cómo estas toxinas ancestrales fueron reutilizadas como herramientas de comunicación, el trabajo ofrece un ejemplo contundente de la evolución transformando instrumentos de guerra en los bloques constructivos de la vida multicelular compleja.

Proteínas antiguas con un pasado sorprendente

Las Teneurinas son proteínas grandes e intrincadas que se sitúan en las membranas de las células animales y ayudan a las neuronas a encontrar y conectarse con sus parejas correctas. Se encuentran en animales con sistemas nerviosos e incluso en algunos de sus parientes unicelulares, pero las bacterias no tienen nervios en absoluto. Trabajos previos sugerían que las Teneurinas podrían proceder de bacterias mediante transferencia horizontal de genes, cuando los genes saltan entre especies en lugar de heredarse en la línea familiar. Los autores se propusieron rastrear esa ascendencia y entender qué papel desempeñan las versiones bacterianas, llamadas proteínas similares a Teneurinas (TLPs), en la vida microbiana.

Una cáscara oculta y un núcleo tóxico

Al explorar cientos de miles de genomas bacterianos, el equipo encontró que solo una pequeña fracción de especies porta genes de TLP, aunque estas especies están dispersas por muchas ramas del árbol bacteriano. Las TLP comparten una arquitectura central conservada: una gran “cáscara” proteica construida a partir de elementos estructurales repetidos que se enrollan formando una cámara cerrada. Mediante microscopía crioelectrónica de alta resolución en una TLP de la bacteria Bacillus inaquosorum, los investigadores mostraron que esa cáscara se parece mucho al andamiaje central de las Teneurinas animales. Sin embargo, en lugar de extenderse hacia fuera, la cola de la TLP bacteriana se pliega hacia el interior de la cáscara para formar un núcleo compacto que permanece completamente encerrado.

Guerra bacteriana y protección incorporada

El equipo se preguntó qué hace ese núcleo oculto. Predicciones estructurales por ordenador en muchas TLP revelaron que estos núcleos C-terminales semejan una amplia variedad de enzimas conocidas por dañar células, incluidas nucleasas, proteasas, hidrolasas y transferasas ADP-ribosilo—muchas de ellas tipos clásicos de toxinas. Experimentos en Escherichia coli mostraron que la expresión de estos núcleos puede detener el crecimiento, perforar membranas o agotar moléculas celulares clave, confirmando que actúan como toxinas. De manera importante, casi todos los genes de TLP se encuentran junto a un gen pequeño que codifica una proteína compañera de “inmunidad” correspondiente. Cuando se producen de forma conjunta, estas proteínas de inmunidad se enlazan a los núcleos tóxicos y los neutralizan, protegiendo a la bacteria hospedadora mientras le permiten desplegar toxinas contra competidores.

De atacar células a comunicarse entre ellas

Más allá de casos concretos, los autores hallaron que las TLP están especialmente enriquecidas en familias bacterianas conocidas por comportamientos sociales complejos, como la depredación y el enjambre cooperativo. Este patrón, junto con el diseño modular toxina‑más‑inmunidad, identifica a las TLP como una clase distinta de toxinas polimórficas: armas personalizables que diferentes bacterias ajustan a sus necesidades ecológicas. El armazón estructural de las TLP—la cáscara que empaqueta sus núcleos tóxicos—es esencialmente el mismo “superplegado” que forma el corazón de las Teneurinas animales. En los animales, sin embargo, se ha perdido la función tóxica. En su lugar, el andamiaje de la Teneurina se enlaza a un anclaje de membrana y se utiliza como un receptor de superficie estable que media la adhesión y la señalización entre células vecinas, en particular entre neuronas.

Cómo un arma ayudó a construir el sistema nervioso

Para un lector no especializado, el mensaje central es que un sistema proteico usado antaño por bacterias para envenenar a sus rivales fue capturado por los primeros parientes animales y remodelado en un centro de comunicación para el tejido nervioso. En bacterias, las TLP actúan como plataformas de entrega que empaquetan y protegen pequeñas toxinas altamente variables, emparejadas con antídotos correspondientes. Cuando un andamiaje estructural similar se trasladó a los primeros eucariotas—probablemente mediante transferencia de genes de bacterias ingeridas como presa—fue reutilizado: en lugar de disparar toxinas, se convirtió en un modo para que las células se reconocieran y se adhirieran entre sí. A lo largo del tiempo evolutivo, esta transformación contribuyó a la aparición de tejidos organizados y, finalmente, de los circuitos neuronales sofisticados que sustentan el comportamiento y la cognición animal.

Cita: Raoelijaona, F., Szczepaniak, J., Schahl, A. et al. Ancestral neuronal receptors are bacterial accessory toxins. Nat Commun 17, 2753 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69246-x

Palabras clave: transferencia horizontal de genes, toxinas bacterianas, receptores de teneurina, evolución del sistema nervioso, comunicación célula-célula