Un estudio liderado por investigadoras del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) revela un mecanismo hasta ahora desconocido: la esponja marina Halichondria panicea digiere sus bacterias simbiontes para nutrir el desarrollo embrionario. El hallazgo, publicado en la revista Microbiome, aporta nuevas evidencias sobre el papel activo de los microbiomas en la reproducción y el desarrollo de animales complejos.
El equipo internacional, encabezado por Marta Turon, del MNCN-CSIC, examinó las interacciones entre esta esponja —conocida como “esponja pan de migas”— y su comunidad microbiana a lo largo de todo el ciclo reproductivo. Utilizaron microscopía electrónica, secuenciación genética, análisis transcriptómicos (incluyendo dual RNA-seq de hospedador y simbiontes), cuantificación de comunidades microbianas y PCR cuantitativa.
Los resultados muestran que, cuando comienza la formación de los embriones (especialmente en las primeras etapas, en torno a mayo), algunas células de la esponja engullen y digieren la bacteria simbionte obligada Candidatus Halichondribacter symbioticus. Esta bacteria, dominante en el microbioma de H. panicea (con abundancias relativas que pueden superar el 50%), se transmite de una generación a otra y suele aportar beneficios nutricionales, metabólicos y de defensa mientras está viva.
“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.
Las imágenes de microscopía electrónica revelan cómo las células nodrizas capturan y digieren agregados bacterianos situados cerca de los ovocitos tardíos y embriones, presumiblemente convirtiéndolos en precursores de yema. Paralelamente, se observa una disminución significativa de la abundancia de esta bacteria y se activan genes relacionados con la respuesta inmune, el reconocimiento bacteriano, la fagocitosis y los mecanismos de digestión celular (incluidos receptores de reconocimiento de patrones, lectinas y genes de tráfico de vesículas). Los perfiles de expresión génica de los microorganismos también muestran cambios consistentes con la adaptación a entornos de fagosomas, como respuestas a pH ácido.
“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”, señala Ana Riesgo, investigadora del MNCN que participa en el estudio.
Este proceso va más allá de la simbiosis clásica de beneficio mutuo. Como ocurre en otros animales, las esponjas albergan microbiomas que intervienen en nutrición, metabolismo, defensa e incluso reproducción. El descubrimiento en las esponjas —uno de los grupos animales más antiguos— sugiere que el uso de microorganismos simbiontes como fuente de nutrientes durante el desarrollo podría ser una estrategia evolutiva ancestral, presente desde las primeras etapas de la evolución animal.
“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”, apunta Riesgo.
