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¿Origen evolutivo de los organismos pluricelulares?

12 noviembre, 2009

Life origin

El origen de la vida...

Los organismos pluricelulares son todos aquellos que, por definición, están constituidos por más de una célula, en contraposición a los organismos unicelulares, que son aquellos constituidos por una única célula, como por ejemplo, la mayoría de las bacterias.

Pero, ¿cómo surgieron estos organismos pluricelulares? Parece claro que los orígenes de la vida comenzaron con formas unicelulares, como es lógico pensar desde el punto de vista de la complejidad que implica un ser pluricelular. De hecho, en el registro fósil las primeras formas de vida pluricelulares aparecen hace entre 3.000 y 3.500 millones de años, siendo éstas un tipo de cianobacterias filamentosas procariotas. Los primeros signos de diferenciación celular surgen hace unos 2.000 millones de años, y hace aproximadamente 1.000 millones de años es cuando surgen los primeros organismos pluricelulares eucariotas.

cianobacteria

Cianobacterias filamentosas

También cabe destacar que la aparición de estos organismos pluricelulares a partir de organismos unicelulares se ha producido en diversas ocasiones a lo largo de la historia de forma independiente. Abundaré en esta cuestión en un artículo futuro que trate este asunto más en profundidad.

De momento, voy a centrarme en un artículo que, si bien es de hace más de 10 años (1998), me ha sorprendido tanto por el planteamiento del experimento como por el relevante resultado que, a mi juicio, obtienen. En el artículo en cuestión proponen como un posible origen evolutivo de los organismos pluricelulares un fenómeno denominado fagotrofia. Este palabro no debe asustar porque no es más que el mecanismo utilizado por un organismo para la obtención de nutrientes mediante la ingestión de una presa completa. En contraposición, tenemos a la osmotrofia, mediante la cual los organismos obtienen los nutrientes por absorción osmótica de las sustancias disueltas en el medio.

Pues bien, el razonamiento seguido por estos científicos (y otros antes que ellos) es el siguiente: los organismos unicelulares del Precámbrico se fueron diversificando y expandiendo hasta un punto en el que los recursos comenzaron a escasear. En este ambiente donde todos los organismos eran osmótrofos, la presión de selección a la que se veían sometidos se relacionaba principalmente con la eficiencia a la hora de obtener nutrientes del medio (como incrementar la relación superficie-volumen, aumentar la movilidad, etc.). Pero la escasez de recursos pudo dar lugar a la aparición de organismos fagótrofos, capaces de fagocitar células enteras, con lo que las reglas del juego cambiaban drásticamente. En esta tesitura, los organismos osmótrofos se veían sometidos a una nueva presión selectiva, la cual pudo dar lugar a la asociación de grupos de células que impedían la fagocitosis por parte de los fagótrofos, apareciendo de este modo los primeros rudimentos de organismos pluricelulares. En este nuevo contexto, los depredadores (fagótrofos) y las posibles presas (osmótrofos) evolucionaron conjuntamente, refinando en cada caso los mecanismos implicados en el proceso de “comer” o de “evitar se comido”.

Chlorella vulgaris Ochromonas vallescia

Con el fin de aportar sustento experimental a toda esta hipótesis, los autores del artículo en cuestión diseñaron un experimento utilizando un alga verde eucariota unicelular denominada Chlorella vulgaris y un protozoo flagelado fagótrofo denominado Ochromonas vallescia. El alga C. vulgaris, tal y como explican en el artículo, es unicelular y se ha mantenido como tal a lo largo de miles de generaciones en el laboratorio donde se llevó a cabo el experimento, sin observarse en ningún momento un comportamiento gregario de dichas células. El protozoo O. vallescia también es unicelular y actúa como predador del alga, fagocitando células enteras como fagótrofo que es.

De este modo, se procedió a cultivar Chlorella (presa) en presencia del Ochromonas (predador). En menos de 100 generaciones de la presa se pudo observar que en el cultivo predominaba una forma pluricelular del alga. De hecho, analizando el proceso en detalle, se pudo comprobar que inicialmente, después de unas pocas generaciones tras la introducción del predador, las células de Chlorella se asociaban en agrupaciones de entre decenas y cientos de células. Sin embargo, después de unas 10-20 generaciones, comenzaban a predominar aquellas agrupaciones o colonias constituidas por 8 células de Chlorella, las cuales se mantenían de forma indefinida en el cultivo. Parecía por tanto, que estas colonias de 8 células lograban una situación de compromiso en la cual eran prácticamente inmunes al predador Ochromonas y a su vez, presentaban un tamaño lo suficientemente pequeño como para que cada una de las 8 células de la colonia tuviera un acceso directo a los nutrientes del medio de cultivo.

Chlorella + Ochromonas

Células de una colonia de Chlorella (a la derecha) y una célula de Ochromonas (a la izquierda).

Con este elegante experimento quedaba demostrado, por tanto, que el paso evolutivo de organismos unicelulares a pluricelulares por medio de la fagotrofia era empíricamente posible (si bien pudo ser de otros modos), lo que apoyaba la hipótesis inicialmente expuesta.

En vista de estos resultados, y de algunos otros que trataré en artículos futuros, me atrevería a decir que el proceso de asociación celular en colonias pluricelulares ha sido otro mecanismo que ha actuado como motor de la evolución, confiriendo ventajas adaptativas que excedían las posibilidades genéticas de los organismos implicados. Además, dicho proceso se fue refinando hasta dar el paso que dio lugar a la diferenciación celular. Pero como digo, esto ya es harina de otro costal ;)

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REFERENCIA:

  1. 12 noviembre, 2009 en 10:42

    Buah! Ya conocía el caso, pero aun así ¡vaya pasada! Es un experimento muy elegante. Y con resultados bastantes obvios la verdad :roll:

    Lo que me ha llamado la atención es la naturaleza de la Selección, un caso de libro, primero la solución más rápida posible pero cuya naturaleza en sí da igual como sea (colonias de cientos de células en este caso) y una vez tenemos la solución, el refinamiento de la misma hasta alcanzar la mejor fitness posible (en este caso, con colonias de 8 células). Muy bonito, sí señor! :D

    Por cierto, si alguien está especialmente interesado, pues, me he “encontrado” el artículo completo y en pdf “por ahí”: pulsar aquí.

  2. 12 noviembre, 2009 en 10:54

    Muy interesante artículo Gonn. ¿Se han secuenciados los organismos de partida (unicelulares) y los finales (pluricelulares)? Ya sé que eso en 1998, cuando se escribió la publicación, era un lujo al alcance muy pocos, pero ¿alguien ha seguido el trabajo?

    Ese dato sería muy importante para intentar comprender el mecanismo molecular de este proceso, y ver además si esto es un proceso darwiniano o regido por algún otro mecanismo.

  3. 12 noviembre, 2009 en 11:11

    Muy bueno Gonn!
    Yo no conocía este experimento, para mi pese a su “solera” es completamente novedoso, un experimento sencillo con grandes conclusiones que al menos puede aclarar de modo rotundo uno de los factores que pudieron intervenir en el camino a la asociación y posterior diferenciación celular.
    Saludos

  4. 12 noviembre, 2009 en 17:20

    Me consta que este trabajo genera más preguntas que respuestas. Pero por eso estoy ahora con una review sobre el tema del paso de unicelular a pluricelular que es del 2007, así que probablemente en el próximo artículo sobre esto arrojaré algo más de luz ;)
    Saludos.

  5. 12 noviembre, 2009 en 18:45

    Pues yo tampoco lo conocía. Un cambio tan radical, de unicelular a pluricelular, y sólo en unas pocas generaciones!

    Y todavía hay algunos que dicen que la Evolución es un mito que nunca ha sido observado en laboratorio. :lol:

    La conclusión que cabe deducir es que es un proceso que se tiene que haber dado innumerables veces en el ámbito cronológico que va desde 3.500 millones de años B.P. a 1.000 millones de años B.P.

    O dicho de otro modo, lo que nos dice el experimento es que el paso a la pluricelularidad no es lo más importante (sería un proceso casi cotidiano). Lo que nos falta por explicar es cómo se produjo el paso a una diferenciación celular ontogénica transmisible por herencia, y sobre todo por qué tardó tanto tiempo.

    No te va a faltar trabajo, Gonn. ;)

    Saludos.

  6. Carl Cox
    12 noviembre, 2009 en 19:13

    Muy interesante! Como siempre ;)!

  7. KuerVo
    12 noviembre, 2009 en 19:25

    Ya me empieza a caer bien el Gonn este.

    Saludines

  8. 12 noviembre, 2009 en 20:09

    Buenas Rano,

    La conclusión que cabe deducir es que es un proceso que se tiene que haber dado innumerables veces en el ámbito cronológico que va desde 3.500 millones de años B.P. a 1.000 millones de años B.P.

    Bingo! Efectivamente, parece que este evento se ha dado en torno a 25 veces diferentes a lo largo de la historia. Sólo uno de estos eventos sería el responsable de los Metazoa, unos 10-12 serían responsables de diferentes taxa de plantas, y otro tanto, creo recordar, serían los responsables de diversos taxa de hongos. Pero esto queda para la siguiente entrada ;)
    Saludos,
    Gonn

  9. 12 noviembre, 2009 en 20:21

    Gracias!

    Ya me empieza a caer bien el Gonn este.

    KuerVo, ¿antes te caía mal? ;)
    Saludos.

  10. 12 noviembre, 2009 en 21:04

    Gonn no he comprendido del todo, significa eso que comentas ¿qué los metazoa son un grupo monofilético si nos ceñimos a una escala de asociación y diferenciación celular, y en plantas eso ha ocurrido hasta 12 veces independientemente? Guau!

    Imagino que el grupo de partida sería similar y “familiar” a los coanoflagelados del que se relaciona la evolución de los metazoa, pero me asiste la duda de los Opisthokonta de los que pensaba que eran el grupo de “asociación celular” que unia reino metazoa con fungi…

    Bueno se notará que no estoy muy versado en el tema así que
    ando ansioso de ver la siguiente entrada!

    Saludos

  11. 12 noviembre, 2009 en 21:52

    Jajaja! Al final lo voy a tener que contar aquí… La verdad es que te veo muy puesto en el tema ;)
    Vamos a ver, si no recuerdo mal, dentro de los Opishokonta se incluyen coanoflagelados, animales, fungi, microsporidia y otro más que no logro recordar, por tanto, sí, agrupa a fungi con metazoa.
    Parece que en el caso de los fungi, de las plantas y las eubacterias, se han originado organismos pluricelulares en diferentes eventos, como decía, pero lo que aún estoy por saber es si estos eventos han llegado hasta la actualidad, es decir, si hay organismos actuales que provengan de eventos diferentes, o si solo ha perdurado uno de esos eventos, que ha dado lugar a las plantas, fungi y eubacterias actuales. Me consta que algunos de ellos se quedaron por el camino y se conocen gracias al registro fósil, pero no se si ha sido así en todos los casos.
    Paciencia, paciencia, que espero poder contarlo en breve ;)
    Saludos,
    Gonn

  12. 12 noviembre, 2009 en 23:23

    Esperaremos con ansiedad (no tardes mucho por favor :roll:) :D

  13. 13 noviembre, 2009 en 20:52

    Hola Gonn, y hola a todos los demás también. Me ha resultado muy interesante este artículo y los comentarios. No hubiera imaginado yo que el paso a la pluricelularidad fuera tan sencillo. Me ha sorprendido.

    Además, esto me ha dado importantes pistas para aclarar el origen evolutivo de un amigo mio.

  14. mariana
    25 febrero, 2010 en 23:52

    que me parese muy emosionante y necesario esto q hay aqui me ayudo de micho pero les recomiendo q les pongan ejemplos tambien son muy necesarios ok se los recomiendo haci etraria mas a su pajina

  15. Virginia
    15 marzo, 2010 en 11:47

    Guau Gonn!! Que puesto te veo en el tema pluricelularidad!! Llego un poco tarde pero enhorabuena por ese articulo!!! muy interesante!
    Saludos, Vir

  16. francisca m
    31 marzo, 2010 en 18:24

    estupendo material te felicito me hacía mucha falta para la clase de biología totalmente practico para una estudiante de 3° medio como yo XD

  17. hakari
    30 mayo, 2010 en 19:44

    esta bueno .. pero me quedo una duda .. es ke tengo una disertacion sobr el origen de los organismos pluricelulares .. y no entiendo eso de las generaciones .. osea mucho mucho tiempo?? todo eso esperaron .. o generacion se refiere a nose un periodo de unos años .. no caxo!!

  18. 30 mayo, 2010 en 21:58

    hakari, intenta expresar mejor tus preguntas porque son un poco difíciles de entender ;)

    La generación es el tiempo que tarda en cerrarse un ciclo de vida. Es decir, es el tiempo que tarda un ser vivo, desde que nace, en crecer, madurar y finalmente tener un hijo. En algunas especies la generación dura años. En microbios como los del artículo, solamente, algunas horas ;)

  19. 8 septiembre, 2010 en 21:19

    un muy buen material de trabajo q le sirven a muchas personas pero me qdaron dudas sobre los primeros organismos multicelulares pero no voy a negar q el material me sirvio bastante para mi tarea de biologia.

    espero q sigan haciendo estos materiales para q asi las personas tengan de donde sacar sus trabajos los felicito x ese material tan maravilloso

  20. reynaldo
    9 marzo, 2011 en 20:53

    “Pero la escasez de recursos PUDO dar lugar a la aparición de organismos fagótrofos, capaces de fagocitar células enteras, con lo que las reglas del juego cambiaban drásticamente.”
    de que hablan por dios, suposiciones nuevamente, “entre 3000 y 3500 millones de años” total entre 3000 o entre 3500? o que medio millon de años se va asi de rapido??

  21. 9 marzo, 2011 en 21:00

    Reynaldo gracias por resaltarnos lo que es una hipótesis de trabajo, si no llega por ser tí no nos hubiésemos dado cuenta. Aunque igual tú tienes una hipótesis con muchas evidencias experimentales. Estaremos encantados en conocerla.

  22. laura
    24 abril, 2012 en 23:05

    gonn cuales son las ventajas y desventajas de la aparicion de organismos pluricelulares

  23. Rhay
    24 abril, 2012 en 23:39

    ¿La repartición de funciones en distintos órganos? No sé, se me ocurre así, a vuelapluma y sin haberlo pensado mucho, la verdad…

  24. esteban duque romero
    31 mayo, 2012 en 15:40

    este bock me parece de lo mejor :)

  25. Anónimo
    27 febrero, 2013 en 14:12

    Muy buen material!!!! gracias a seguir asi!!!

  26. lorena torres
    22 julio, 2013 en 22:54

    gracias x dar tanta infomacion

  27. Anónimo
    7 noviembre, 2013 en 5:30

    nesecito muchas caracteristicas y esta buena la imformacion

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