La Ciencia y sus Demonios

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.

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.

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:

• MARTIN E. Boraas, DIANNE B. Seale and JOSEPH E. Boxhorn. 1998. Phagotrophy by a flagellate selects for colonial prey: A possible origin of multicellularity. Evolutionary Ecology. 12:153-164.