Predicción de la complejidad celular eucariota en arqueas Asgard mediante modelado estructural

Microbios antiguos con una complejidad oculta

La vida tal como la conocemos depende de las células eucariotas —células con compartimentos internos, como un núcleo y mitocondrias. Cómo evolucionaron células tan intrincadas a partir de ancestrales microbios más simples ha sido durante mucho tiempo uno de los enigmas más profundos de la biología. Este estudio se centra en un grupo poco conocido de arqueas llamado Asgard y plantea la pregunta: ¿estos microbios ya poseen los bloques moleculares necesarios para la complejidad observada en nuestras propias células?

Explorando el mundo proteico de Asgard

Para investigar, los autores reunieron una amplia colección genómica de 936 arqueas Asgard, muchas de las cuales se conocen solo por fragmentos de ADN en muestras ambientales. Estos genomas codifican millones de proteínas, la mayoría de las cuales están poco caracterizadas. En lugar de confiar únicamente en la similitud directa de secuencias, que a menudo falla a lo largo de largos períodos evolutivos, el equipo predijo las estructuras tridimensionales de proteínas representativas de todo el “pan-genoma” de Asgard. Empleando algoritmos potentes desarrollados originalmente para el plegamiento proteico, generaron modelos estructurales de alta confianza para más de 37.000 familias de proteínas.

Viendo similitudes donde las secuencias discrepan

Las secuencias proteicas cambian rápidamente a lo largo de miles de millones de años, pero sus formas globales suelen conservarse mucho más. Los autores explotaron esto comparando las estructuras predichas de las proteínas de Asgard con una vasta base de datos de estructuras conocidas y predichas de todos los dominios de la vida. Luego preguntaron, para cada familia proteica de Asgard, si sus coincidencias estructurales más cercanas se encontraban desproporcionadamente en eucariotas. Cuando ocurría tal enriquecimiento, clasificaron las proteínas de Asgard como “proteínas firma eucariotas isomórficas” o iESP —proteínas cuya forma, más que su secuencia, evoca con fuerza a proteínas eucariotas vinculadas a la biología celular compleja.

Triplicando el conjunto de proteínas de tipo eucariota

Este enfoque estructural descubrió 1.319 iESP previamente no reconocidas y mostró que, agrupadas en clústeres estructurales relacionados, las arqueas Asgard contienen 908 familias distintas de proteínas con fuertes afinidades eucariotas —más de tres veces las identificadas por búsquedas previas basadas en secuencias. Muchas pertenecen a sistemas de almacenamiento y procesamiento de la información, como la traducción y la biogénesis de ribosomas, así como a vías metabólicas que defienden contra el daño oxidativo o manejan moléculas complejas. Esto sugiere que el ancestro arqueal de los eucariotas ya poseía un conjunto molecular más rico y sofisticado de lo que solo los genomas habían insinuado.

Pistas sobre los compartimentos celulares tempranos

Algunos de los hallazgos más llamativos involucran proteínas relacionadas con la organización interna de las células eucariotas. El equipo identificó versiones de Asgard de la proteína vault mayor, que en eucariotas se ensamblan en enormes partículas ribonucleoproteicas en forma de barril implicadas en transporte y respuestas al estrés. También descubrieron parientes de Asgard de las proteínas COMMD del complejo Commander, que ayudan a reciclar proteínas de membrana en endosomas. Además, hallaron fuentes exclusivas de Asgard para Ufm1, un modificador similar a la ubiquitina implicado en la señalización por estrés, y para CINP, una pareja de quinasas del ciclo celular con funciones en la replicación del ADN y la producción de ribosomas. Estos vínculos implican que componentes de elaborados sistemas eucariotas de transporte y control podrían remontarse a ancestros Asgard.

Reescribiendo la historia de nuestros orígenes celulares

En conjunto, los resultados dibujan la imagen de las arqueas Asgard como seres lejos de ser simples. Sus genomas codifican muchas proteínas cuyas formas coinciden con las que sustentan la organización compleja, el manejo de la información y el metabolismo de las células eucariotas. Si bien la estructura por sí sola no puede probar la ascendencia directa de cada familia proteica, revela conexiones profundas que la comparación de secuencias pasa por alto. Para un público no especializado, el mensaje clave es que el salto de microbios simples a células complejas probablemente fue salvado por organismos similares a Asgard ya equipados con gran parte de la maquinaria molecular de la que aún dependen nuestras propias células hoy.

Cita: Köstlbacher, S., van Hooff, J.J.E., Panagiotou, K. et al. Prediction of eukaryotic cellular complexity in Asgard archaea using structural modelling. Nat Microbiol 11, 747–758 (2026). https://doi.org/10.1038/s41564-026-02273-y

Palabras clave: arqueas Asgard, evolución de la célula eucariota, modelado de estructuras proteicas, complejidad celular, proteínas firma eucariotas