Bacterias, gusanos y semillas mágicas

Los animales se alimentan de otros seres vivos. Eso es lo que hemos aprendido en la escuela. El que los animales seamos heterótrofos es decir que comamos otros seres vivos, nos obliga a buscar el alimento con “el sudor de nuestra frente”. Pero hay animales que desafían esta maldición bíblica: un pequeño gusano, Olavius algarvensis, no tiene sistema digestivo. Todo lo que necesita para vivir se lo proporcionan unas bacterias que viven debajo de su piel.

Dicho así podría parecer la típica curiosidad de las ciencias naturales. Pero… ¿Por qué estudiar a un gusano sin aparato digestivo? ¿No hay cosas que investigar más útiles? Vista desde fuera la ciencia parece como una actividad para gente muy inteligente y muy rara. “Mejor tenerlos ocupados en algo”, que podría decir algún humorista.

Fig. 1: Olavius algarvensis, no tiene sistema digestivo. Todo lo que necesita para vivir se lo proporcionan unas bacterias que viven debajo de su piel. Fuente

La investigación sobre Olavius algarvensis se ha llevado en el Instituto Max Planck para la Microbiología Marina en Bremen, y la Universidad de Greifswald, ambas instituciones en Alemania, junto con colegas en ese país y en Estados Unidos e Italia. Gracias a ellos sabemos que este gusano se alimenta sin tubo digestivo gracias a unas bacterias que tiene bajo la piel y que generan la energía que necesita el gusano utilizando monóxido de carbono (que es el gas que se produce en la mala combustión de los braseros y que mata sin que te des cuenta) como fuente de carbono y para oxidar a un compuesto llamado sulfuro de hidrógeno y que es también altamente venenoso. El sulfuro de hidrógeno “arde” con el monóxido de carbono liberando energía, lo mismo que la cera de una vela arde quemando oxígeno.

La simbiosis, es decir una relación en que el gusano ayuda a las bacterias y éstas ayudan al gusano, permite que este gusano sea una especie de líquen con capacidad de desplazarse. En los líquenes, un hongo sirve de soporte a unas bacterias cianofíceas que son capaces de hacer la fotosíntesis y que alimentan al hongo. En el caso del gusano, las bacterias en vez de obtener la energía del Sol, la obtienen de compuestos químicos venenosos que hacen difícil la vida. El gusano como obtiene de sus bacterias el alimento con el paso del tiempo la especie ha evolucionado y carece de boca, estómago, intestino.

Pero eso esto no es todo. El gusano carece de aparato excretor como han comprobado Nicole Dubilier, Manuel Kleiner, Thomas Schweder y los demás autores del estudio. Las bacterias de Olavius algarvensis también se encargan de reciclar aquellas moléculas de deshecho del gusano que aún tienen algo de energía. Unas auténticas maestras del reciclaje.

Cuando Darwin descubre el porqué si llega un vulgar pinzón a unas islas volcánicas sin otros pájaros, y cada isla tiene un tipo de alimento mayoritario, al cabo de los siglos en cada isla se habrá seleccionado un tipo de pinzón adaptado al tipo de comida que existe en esa isla. Si en la isla hay muchos mosquitos, el pinzón tendrá un pico fino, como las pinzas de un relojero, si hay semillas grandes tendrá un pico grande y robusto. El descubrimiento de la selección de los más adaptados ha tenido un peso brutal en nuestra civilización. La selección natural ha sido la validación biológica de los sistemas económicos basados en la competencia. Lo mismo que la selección natural elimina a aquellos individuos que no están bien adaptados a un ecosistema favoreciendo la mayor reproducción de los más adaptados, en economía la “Mano invisible del mercado” hace que el mercado se regule al eliminar a los ineficientes y permitiendo la expansión de los más válidos en ese sistema.

Cuando se estudia simbiosis no es porque el gusano sea simplemente un organismo maravilloso, se hace para saber si hay otros mecanismos de organización social, si los mecanismos cooperativos (en oposición a los mecanismos competitivos) son también capaces de crear orden y estructuras sociales estables. Sabemos que hay muchas asociaciones simbióticas que funcionan muy bien. Un caso típico son las leguminosas, que son las plantas que dan los frijoles, las habas… Estas plantas no necesitan abono porque son capaces de captar el nitrógeno del aire, bueno, ellas no, sino unas bacterias que viven en sus raíces. La planta le da nutrientes a las bacterias y las bacterias le dan nitrógeno a las plantas. Lo que no sabemos es porqué este tipo de asociaciones funcionan. No sabemos el mecanismo por el que se forman. No tenemos el ejemplo de los pinzones de las islas Galápagos que nos permiten entender cómo funciona la selección natural. No estamos capacitados para entender la lógica de la cooperación, del altruísmo.

¿Hay conflicto entre las bacterias y el gusano? ¿Es una coexistencia armónica?… buscamos en la naturaleza la respuesta a nuestras preguntas como seres humanos: ¿Es posible la cooperación armónica? O por el contrario ¿Es necesario la exclusión, el conflicto, la guerra?

Existen más gusanos simbióticos con bacterias, por ejemplo el gusano plano Paracatenula spp que también ha perdido boca y tubo digestivo. Su energía la obtiene a través de una bacteria, Riegeria galateiae, que también oxida el sulfuro a sulfato. La bacteria vive en todo el cuerpo del gusano y se transmite de padres a hijos como cualquier otro grupo de genes. Y aquí surge otra pregunta apasionante también relacionada en cómo nos relacionamos los seres humanos. ¿Por qué parecen estar bacterias Riegeria galateiae vivir armónicamente con su gusano hospedador? ¿Por qué no explotar al gusano, exprimirlo y de ahí escapar una vez exhausto para buscar nuevas víctimas? Lo que sabemos de Riegeria galateiae es que viven en su gusano y que se transmite de padres a hijos, como uno más de la familia, es más, lo hijos necesitan de esa unión con la bacteria para poder vivir.

Desde un punto científico Toby Kiers de la Universidad de Vrije y Stuart West de Oxford han publicado las pruebas existentes de nuevas especies generadas por simbiosis originadas a partir de la asociación de dos especies ya existentes. Su conclusión es que la Evolución usa otros caminos basados menos en la competición y más en la cooperación. Los eventos simbióticos son poco frecuentes pero cuando ocurren producen avances sorprendentes como lo ha sido la célula eucariota (el tipo de célula que tenemos los animales, las plantas y los hongos) producida a partir de simbiosis de bacterias.

Las semillas mágicas: ¿Nos expandimos o nos mantenemos estables?

El cuento "Las semillas mágicas" es un cuento imperfecto porque no tiene un mensaje, una conclusión final. Este es también el punto en el que nos encontramos con respecto a entender los mecanismos de cooperación entre especies. Intuimos que ahí puede estar pasando algo, pero nos falta esa imagen de los pinzones de las islas Galápagos que nos permiten entender perfectamente cual es el mecanismo que hace, mediante competencia, que las especies evolucionen.

Juan recibe de un hechicero dos semillas y dos consejos: que horneara una de la semillas hasta que se torne roja y luego que se la comiera, así no tendría hambre por un año; y que siembre la otra semilla y la cuide, pues para el otoño le daría dos semillas mágicas. Juan hizo exactamente lo que el hechicero le indicó y vivió de esa manera varios años. Un año decide guardar las dos semillas y sembrarlas. De esa manera al año siguiente Juan tuvo cuatro semillas, se comió una y sembró las otras tres, al año siguiente, tuvo seis semillas, se comió una y sembró las cinco. Al año siguiente tuvo 10 semillas y pensó en vender algunas... de manera que Juan empezó a ser rico, al menos más rico que sus vecinos. Fueron pasando las estaciones, los años, conoce a Alicia, tienen un niño. Su fortuna crece exponencialmente… En el cuento "Las semillas mágicas" de Mitsumasa Anno se explica a los niños la diferencia del crecimiento aritmético frente al exponencial. El libro me gustó mucho, creo que a los niños no les gusta tanto, es una historia atípica y con un final no cerrado no muy del gusto de los niños. En este cuento se plantean dos escenarios: uno de crecimiento sostenido y otro de crecimiento exponencial. El crecimiento sostenido permite el equilibrio en el tiempo. El crecimiento exponencial, dado que los sistemas son finitos, exige que una facción crezca a expensas del resto. Cuando esta facción es mayoritaria aparecerá una nueva facción que crezca a expensas del resto. ¿Les suena a la disyuntiva socialismo/capitalismo? Fig. 2: "Las semillas mágicas" Este cuento nos enseña cómo afecta escoger entre la estabilidad y la expansión logarítmica