¿Qué es un hidrogenosoma y cómo funciona en los microorganismos?

En este artículo exploraremos la naturaleza de este orgánulo celular exclusivo de ciertos microorganismos anaerobios, su relación evolutiva con las mitocondrias y su importancia en el metabolismo energético.

¿Qué características estructurales y funcionales definen al hidrogenosoma?

Un hidrogenosoma es un orgánulo limitado por membranas que se encuentra en las células de determinados ciliados, flagelados y hongos anaerobios. Tiene un diámetro aproximado de 1 micrómetro y está rodeado por una membrana doble, en la cual la membrana interna presenta en ocasiones proyecciones de tipo cresta. Funcionalmente, este orgánulo se encarga de producir hidrógeno molecular y adenosina trifosfato (ATP). Los hidrogenosomas mejor estudiados corresponden a los parásitos transmitidos sexualmente Trichomonas vaginalis y Tritrichomonas foetus, así como a los hongos quitridiomicetos del rumen como Neocallimastix.

¿Cómo se originaron los hidrogenosomas a partir de las mitocondrias?

La evidencia científica indica que los hidrogenosomas se desarrollaron a partir de las mitocondrias mediante la pérdida gradual y concomitante de características mitocondriales básicas. La pérdida más notable en este proceso evolutivo fue la de su propio genoma original. No se han encontrado genomas propios en los hidrogenosomas de organismos como Neocallimastix, Trichomonas vaginalis y Tritrichomonas foetus. Sin embargo, la situación cambió con el hallazgo en el ciliado Nyctotherus ovalis.

¿Qué relación existe entre Nyctotherus ovalis y sus arqueas endosimbióticas?

El ciliado Nyctotherus ovalis, que habita en el intestino posterior de varias especies de cucarachas, posee numerosos hidrogenosomas que se asocian de forma íntima con arqueas metanógenas endosimbióticas. Estas arqueas consumen el hidrógeno molecular producido por los hidrogenosomas del hospedador. La matriz de los hidrogenosomas de este ciliado contiene partículas similares a ribosomas y un tipo de ribosoma 70s característico de la arquea metanógena endosimbiótica, lo que llevó al descubrimiento posterior de un genoma organular en este organismo específico.

¿Qué postula la hipótesis del hidrógeno sobre el origen evolutivo celular?

La hipótesis del hidrógeno estipula que se produjo una endosimbiosis en una célula primitiva antes de que esta hubiera desarrollado un núcleo celular definido. Según esta teoría, una bacteria formadora de hidrogenosomas o mitocondrias primitivas se introdujo en el interior de una arquea. La bacteria liberaba una gran cantidad de hidrógeno que era aprovechado por la arquea, lo cual fomentó una ventaja adaptativa que terminó uniendo permanentemente a ambos organismos. A partir de esa raíz común, las vías evolutivas divergieron: la mitocondria evolucionó hacia la respiración aeróbica de la fuente de energía, mientras que el hidrogenosoma adoptó una vía fermentativa.

¿Quiénes descubrieron los hidrogenosomas y en qué época?

Los hidrogenosomas fueron descubiertos a principios de los años 70 del siglo XX. Su hallazgo se atribuye de forma independiente a los investigadores Lindmark y Müller en Estados Unidos, y a Kulda en Praga, quienes identificaron este orgánulo en flagelados anaerobios como parte fundamental de su metabolismo del piruvato.

Sources & Further Reading

• Müller M, Lindmark DG (1978). Respiration of hydrogenosomes of Tritrichomonas foetus. II. Effect of CoA on pyruvate oxidation. J. Biol. Chem. 253(4): 1215-8.
• van der Giezen et al. (2005). Mitochondrion-derived organelles in protists and fungi. Int Rev Cytol, 244: 175-225.
• Akhmanova et al. (1998). Nature, 396: 527.
• Boxma et al. (2005). Nature, 434: 74-79.
• Lindmark DG, Müller M (1973). Hydrogenosome, a cytoplasmic organelle of the anaerobic flagellate Tritrichomonas foetus, and its role in pyruvate metabolism. J Biol Chem, 248: 7724-7728.