Las esponjas son uno de los grandes grupos animales que existen hoy en día. A través de millones de años de evolución, las esponjas han desarrollado la capacidad de crear una variedad exquisita de compuestos con propiedades medicinales. Esta es la historia que enlaza eventos con más de 600 millones de años con la historia de las enfermedades y la humanidad.
La bacteria Staphyloccocus aureus es uno de los patógenos más exitosos de la historia de la humanidad. Esta bacteria es normalmente inofensiva, pero puede activarse causando enfermedades como la pneumonia, la meningitis o infectando cualquier tipo de herida, que han sido historicamente responsables de cuantiosas muertes1.
A principios del siglo XX, la penicilina parecía haber frenado al Staphyloccocus, salvando, por ejemplo, miles de vidas durante la segunda guerra mundial. Pero al poco tiempo, la bacteria evolucionó volviendose resistente al antibiótico1. El sucesor de la penicilina, la meticilina, fue un avance prometedor, o eso parecía; para 2003, más de la mitad de infecciones graves de Staphyloccocus ya eran resistentes a este antibiótico2.
En el 2012, investigadores estadounidenses descubrieron un compuesto capaz de eliminar, aunque moderamente, Staphyloccocus resistentes a la meticilina3. Y lo descubrieron en un lugar que posiblemente pocos imaginaríamos: en una esponja.
Las esponjas son más que accesorios de baño, son posiblemente uno de los grupos animales más antiguos que existen y con más de 1000 compuestos descritos con actividades antibacterianas, antivíricas, antitumorales o analgésicas4, se han convertido en la farmacia marina por exelencia.
Para entender por qué, tenemos que viajar al pasado, a sus orígenes, al límite de lo que separa los organismos unicelulares de los animales.
Entre la uni y la pluricelularidad
Si troceáramos las esponjas Clathria y Spongilla, mezcláramos los trozos y los dejáramos en suspensión, es muy posible que, al pasar un tiempo, nos encontráramos que los trozos se han rejuntado, reconstruyendo cada esponja por separado5. Todos los animales tienen la capacidad de regenerar sus tejidos en cierta medida, pero solo las esponjas son capaces de regenerar su cuerpo a partir de unos simples trocitos5.
Las esponjas no son como el resto de animales; tienen muy pocos tipos de células6. Entre ellas, los amebocitos son cruciales para la reconstrucción de las esponjas, ya que son capaces de especializarse y transformarse en cualquier otra célula del cuerpo. En algunos casos, células ya diferenciadas pueden cambiar su rol y forma si fuera necesario7. Para poner un símil, seria como si nuestras células de la sangre pudieran transformase en neuronas, algo imposible en condiciones naturales.
Este comportamiento nos podría recordar más a una colonia de células dispares que colaboran que a un animal individual… y no estaríamos muy equivocados.
En los mares y lagos del mundo es fácil encontrar unas pequeñas células con un largo flagelo (como una cola) y un velo circundante. Estas células son llamadas coanoflagelados, un grupo de organismos que se alimenta de bacterias y materia orgánica que filtran del agua con su cola y velo8.
Los coanoflagelados son seres unicelulares, pero a veces colaboran formando colonias, e incluso pueden formar estructuras rígidas a base de silicio para proteger la colonia. Observados por primera vez a principios del siglo XIX, los científicos de esa época ya se dieron cuenta que habían visto estas células en otra parte6: ¡en las esponjas!
Como las esponjas evitaron los tumores
La anatomía de una esponja es bastante sencilla: el cuerpo de la mayoría de esponjas está hecho de una matriz de células y colágeno, normalmente apoyado por una serie de espinas de calcio o silicio (espículas), que pueden llegar a formar esqueletos enteros de gran belleza. Esta matriz está agujereada, creando un sistema de poros y canales por el que se filtra agua. Los encargados de filtrar el agua son las células llamadas coanocitos, que, como su nombre indica, son extremadamente parecidas a los coanoflagelados6.
La teoría más aceptada sobre el orígen de los animales, pues, es que todos venimos de un grupo de coanoflagelados que, en algún momento de su evolución, llevaron sus colonias un paso más allá. Los primeros animales en derivar de estas colonias que aún se encuentran entre nosotros serían las esponjas.
Podríamos decir que las esponjas han retenido muchas de las características de los coanoflagelados coloniales, encontrándose al límite entre un organismo unicelular colonial y un animal pluricelular. Las esponjas, de hecho, no tienen tejidos verdaderos como tal, y carecen de cualquier sistema celular (nervioso, digestivo…).
La formación de tejidos fue clave en la formación de los animales pluricelulares, pero ha desencadenado en una enfermedad que se ha detectado en la mayoria de grupos animales, excepto en las esponjas: los tumores9. Un tumor se forma cuando una o varias células dentro de un tejido se empiezan a dividirse incontroladamente por separado. Los tumores seguramente derivan de errores durante la formación de tejidos, y, por lo tanto, las esponjas posiblemente nunca sufran de tumores.
¿Pero qué tiene que ver todo esto con la «farmacia marina»?
¿Qué tienen en común las plantas y las esponjas?
Sin tejidos, la mayoría de esponjas se limitan a una vida inmóvil (o desplazándose muy lentamente), no muy diferente de, por ejemplo, las plantas. Una vez una esponja empieza a crecer, debe asegurar su crecimiento y supervivencia. Para eso tiene que invertir energía en maneras de evitar enfermedades (bacterias, viruses), depredadores, otros organismos que compitan por espacio (como otras esponjas) o que puedan crecer en su superfície y colapsar su sistema de poros y canales10.
Con este objetivo, las esponjas, conjuntamente con un sistema de bacterias simbióticas, producen una variedad de compuestos que harían las delicias de cualquier bioquímico y que tambien han mostrado su utilidad como tratamientos en enfermedades humanas.
Los antivíricos, antibióticos y antifúngicos que las esponjas producen para garantizar su supervivencia también se utilizan contra patógenos como Staphylococcus, el VIH o el virus de la hepatitis. Los compuestos tóxicos que utilizan contra depredadores u otras esponjas sirven también para combatir tumores, el cáncer, enfermedades como la malaria o reducir la actividad del sistema inmune (útil, por ejemplo, después de un transplante de órganos). Otros compuestos tienen incluso propiedades medicinales que seguramente nunca hubiéramos esperado, como antiinflamatorios, analgésicos o efectivos para tratar enfermedades cardiovasculares o autoimmunes10,11.
¿Podríamos aprovechar estas propiedades, pues?
Los misterios que aún guardan las esponjas
Encontrar, entender y explotar estos compuestos, pero, no es tarea fácil. En la mayoría de casos, es difícil predecir qué tipo de compuestos hace cada esponja y qué utilidades podrían tener, e incluso cuando lo comprendemos, se tendrían que producir a escala industrial10.
Las esponjas también guardan misterios evolutivos. A pesar de ser de los animales más simples, las esponjas han sobrevivido a todas las grandes extinciones y han conseguido diversificarse y adaptarse a múltiples ambientes. Durante el Cámbrico, hace más de 500 millones de años, las esponjas creaban estructuras esqueléticas que por alguna razón no hemos vuelto a ver12, y desde entonces han surgido esponjas adaptadas a un modo de vida carnívoro o habitando lugares como ríos, lagos e incluso charcos6.
A medida que hemos ido analizando el genoma de las esponjas, han surgido aún más preguntas. Muchos de los genes de las esponjas también se han encontrado en el resto de animales, pero mientras en el resto de animales estos tienen funciones fundamentales, en las esponjas aparecen apagados6,9. ¿Es posible que las esponjas fueran antaño animales mucho más complejos, pero que revertieron a una forma más simple? Y si es así, ¿podrían los coanoflagelados no ser más que esponjas aún más simplificadas?
Para saber más
¿Sabías que también existen esponjas carnívoras? Te invitamos a saber más sobre estos habitantes de las profundidades en siguiente vídeo:
https://www.instagram.com/darwins_chronicles/
Bibliografía
1-Shinefield, H. R., & Ruff, N. L. (2009). Staphylococcal infections: a historical perspective. Infectious disease clinics of North America, 23(1), 1-15.
2-National Nosocomial Infections Surveillance (NNIS) system report, data summary from January 1992 through June 2004, issued October 2004. Am J Infect Control 2004;32:470–85.
3-Gupta, P., Sharma, U., Schulz, T. C., McLean, A. B., Robins, A. J., & West, L. M. (2012). Bicyclic C21 terpenoids from the marine sponge Clathria compressa. Journal of natural products, 75(6), 1223-1227.
4-Varijakzhan, D., Loh, J. Y., Yap, W. S., Yusoff, K., Seboussi, R., Lim, S. H. E., … & Chong, C. M. (2021). Bioactive compounds from marine sponges: Fundamentals and applications. Marine drugs, 19(5), 246.
5-Ereskovsky, A., Borisenko, I. E., Bolshakov, F. V., & Lavrov, A. I. (2021). Whole-body regeneration in sponges: diversity, fine mechanisms, and future prospects. Genes, 12(4), 506.
6-Brusca, R. C., Moore, W., Shuster, S. M., (2016). Invertebrates. Third Edition. Sinauer Associates, Inc., Publishers, Sunderland, Massachusetts, USA. 221-264.
7-Lakrov, A. I., & Kosevich, I. A. (2014). Sponge cell reaggregation: mechanisms and dynamics of the process. Russian Journal of Developmental Biology, 45, 205-223.
8-King, N. (2005). Choanoflagellates. Current Biology, 15(4), R113-R114.
9-Ćetković, H., Halasz, M., & Herak Bosnar, M. (2018). Sponges: A reservoir of genes implicated in human cancer. Marine drugs, 16(1), 20
10-Sipkema, D., Franssen, M. C., Osinga, R., Tramper, J., & Wijffels, R. H. (2005). Marine sponges as pharmacy. Marine biotechnology, 7, 142-162.
11-Perdicaris, S., Vlachogianni, T., & Valavanidis, A. (2013). Bioactive natural substances from marine sponges: new developments and prospects for future pharmaceuticals. Nat. Prod. Chem. Res, 1(3), 2329-6836.
12-Homepage – The Burgess Shale (rom.on.ca)
