Las esponjas marinas tienen una relación muy estrecha con los microorganismos que viven en su interior. Pero esa relación acaba de revelar una faceta inesperada: las esponjas pueden comerse a sus propias bacterias simbiontes para alimentar a sus embriones.
El mecanismo, desconocido hasta ahora, aporta nuevas evidencias sobre la compleja relación que existe entre los animales y los microorganismos que forman parte de sus cuerpos. El hallazgo sugiere, además, que los microbiomas tienen un papel mucho más activo en el desarrollo de los animales de lo que se pensaba.
La investigación, publicada en la revista Microbiome, ha analizado las interacciones que se producen entre la esponja marina Halichondria panicea y su microbioma a lo largo de su ciclo reproductivo. El trabajo ha sido desarrollado por un equipo internacional liderado por Marta Turon, investigadora del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC).
La esponja convierte a sus bacterias simbiontes en alimento para los embriones
Las esponjas marinas mantienen relaciones estrechas con comunidades de microorganismos que viven asociadas a sus tejidos. Estas bacterias pueden desempeñar funciones esenciales para el hospedador, relacionadas con la nutrición, el metabolismo, la defensa y la reproducción.
Pero durante el desarrollo de los embriones de Halichondria panicea ocurre algo que hasta ahora no se había observado: algunas células de la esponja capturan, engullen y digieren las bacterias simbiontes que viven en ella.
«El estudio exhaustivo del ciclo reproductivo de Halichondria panicea nos ha permitido comprobar que, para sostener el desarrollo de sus embriones, la esponja recurre a sus propias bacterias simbiontes como recurso nutricional, una evidencia de la compleja relación que existe entre animales y microorganismos», explica Turon.
El proceso afecta a una bacteria concreta, Candidatus Halichondribacter symbioticus, que vive en simbiosis con las esponjas y puede pasar de una generación a otra.
Los investigadores observaron que, cuando comienza la génesis de los embriones, disminuye de forma significativa la presencia de esta bacteria. Al mismo tiempo, se activan genes relacionados con la respuesta inmune, el reconocimiento de bacterias y los mecanismos celulares implicados en la fagocitosis y digestión de microorganismos.
Las imágenes obtenidas durante el estudio muestran cómo las células nodrizas capturan y digieren agregados de bacterias situados cerca de los embriones. «Las bacterias simbiontes no solo ayudan a la esponja mientras están vivas, sino que también pueden convertirse en una reserva nutricional clave para sostener el desarrollo embrionario, una etapa especialmente demandante para cualquier ser vivo», explica Ana Riesgo, investigadora del MNCN-CSIC y participante en el estudio.
Un microbioma que hace mucho más que vivir en simbiosis
El descubrimiento cambia la imagen tradicional de la simbiosis entre animales y microorganismos. Hasta ahora, buena parte de la atención se había centrado en los beneficios que las bacterias proporcionan a sus hospedadores mientras permanecen vivas en asociación con ellos.
El nuevo trabajo muestra una relación más compleja. Las bacterias simbiontes pueden cumplir funciones beneficiosas durante su vida y, en determinadas circunstancias, convertirse también en una fuente de nutrientes para el propio organismo que las alberga.
Para llegar a esta conclusión, el equipo científico combinó diferentes técnicas, entre ellas imágenes de microscopía electrónica, secuenciación genética, análisis transcriptómicos y cuantificación de las comunidades microbianas presentes en la esponja.
El resultado es una visión más dinámica del microbioma animal: no se trata únicamente de una comunidad de microorganismos que vive dentro de un hospedador y le proporciona determinados beneficios, sino de un sistema en el que las relaciones pueden cambiar dependiendo de las necesidades y del momento del ciclo vital.
Las esponjas podrían conservar una estrategia evolutiva muy antigua
El hecho de que este mecanismo se haya descubierto en esponjas resulta especialmente relevante. Estos animales pertenecen a uno de los grupos animales más antiguos que existen, por lo que el hallazgo abre una posibilidad evolutiva de gran interés.
Si la utilización de microorganismos simbiontes como fuente de nutrientes durante el desarrollo embrionario también aparece en otros grupos animales, podría tratarse de una estrategia que se remonta a etapas muy tempranas de la evolución animal.
No significa que el mecanismo descubierto en Halichondria panicea pueda extrapolarse directamente a otros animales, pero sí plantea una nueva pregunta: ¿hasta qué punto los microorganismos asociados a los primeros animales pudieron contribuir a su desarrollo?
La investigación abre así una nueva vía para estudiar cómo se establecieron y evolucionaron las relaciones entre los animales y sus microbiomas.
«Confirmar que los microbiomas desempeñan un papel mucho más activo en la reproducción y el desarrollo animal de lo que se pensaba hasta ahora abre todo un campo de investigación de las interacciones entre los microorganismos y las esponjas, pero también de esas interacciones con organismos más complejos como nuestra propia especie», puntualiza Ana Riesgo.
De las esponjas al microbioma humano
Aunque el hallazgo se ha producido en una esponja marina, sus implicaciones científicas van más allá de estos animales. Los microbiomas son sistemas fundamentales para comprender cómo funcionan los seres vivos y mantienen relaciones con procesos esenciales en animales, plantas y ecosistemas.
«Comprender cómo interactúan animales y microorganismos amplía el conocimiento sobre el funcionamiento de los microbiomas, sistemas que también son fundamentales para la salud humana, la agricultura o el mantenimiento de los ecosistemas», concluye Marta Turon.
El estudio de Halichondria panicea añade así una pieza inesperada al complejo puzle de las relaciones entre animales y microorganismos. Una bacteria que vive como simbionte puede ser alimento para el mismo organismo al que ayuda, y ese comportamiento podría ofrecer pistas sobre cómo surgieron algunas de las relaciones entre microbiomas y animales que todavía hoy son esenciales para la vida.
