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Sobre el paso de unicelulares a multicelulares

Área: Genética — viernes, 4 de julio de 2008

Un estudio reciente ayuda a confirmar el papel de los Coanoflagelados como “eslabón perdido” entre los seres unicelulares y multicelulares. Además, esta investigación básica podría ayudar a entender fenómenos como el cáncer.

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En la teoría de la evolución, como en toda teoría científica, diferentes modelos pugnan por ser el que mejor explique el hecho evolutivo. Según unos la evolución siempre se da de manera lenta y continua, según otros sobre este fondo de cambio evolutivo lento se dan de vez en cuando saltos evolutivos bruscos. Sin embargo, incluso los más acérrimos defensores de la primera posibilidad admiten que hubo una vez en la que se dio un gran salto evolutivo: el momento en el que se pasó de la vida unicelular a la vida pluricelular. No puede haber un ser de célula y media.
Si algún día encontramos vida en otros planetas lo más probable es que sea vida unicelular. Esta conclusión se basa en que durante miles de millones de años sólo hubo vida unicelular sobre la Tierra, así que basándonos en una estadística de solamente un caso lo más probable es que un planeta con vida escogido al azar solo contenga microorganimos.
Saber qué tuvo que pasar para que se diera esta transición es algo que merece la pena ser estudiado, pues explicaría e última instancia nuestros orígenes. Pero parece que el registro fósil no nos puede decir mucho en este caso, pues un fósil de microbio es poco más o menos una bolita si demasiada estructura y no nos puede decir mucho del salto en la complejidad bioquímica necesario para ese evento. Sin embargo, lo que sí podemos hacer es estudiar los descendientes de aquellos seres que permitieron esa transición y ller en su genoma el pasado.
Los Coanoflagelados (Choanoflagellata) son un grupo pequeño de eucariontes unicelulares, a veces coloniales, a los que se atribuye una gran importancia filogenética. Se supone que son los parientes más próximos de los animales propiamente dichos (Metazoos), es decir, también a nosotros. Puede parecer absurdo comparar a estos microorganismos con nosotros, pero las semejanzas son mayores de las que podríamos pensar a priori si nos atenemos a la bioquímica.
Un estudio reciente sobre el genoma de estos seres ha puesto de manifiesto que los Coanoflagelados tiene proteínas similares a los de las células de los organismos complejos y que permitiría a las células coanoflageladas comunicarse unas con otras.
El artículo publicado en Proceedings of the National Academies of Science por parte de un equipo de investigadores de la Universidad de California en San Francisco y del Laboratorios Europeo de biología Molecular en Heidelberg (Alemania), ayuda a confirmar el papel de “eslabón perdido” de estos microorganismos entre los seres unicelulares y multicelulares. Además se sugiere que las proteínas usadas para comunicación celular pueden jugar otros papeles.
Los Coanoflagelados y sus antepasados han sido sospechosos de ser organismos puente entre los seres unicelulares y los metazoos desde hace tiempo. Hay varias pistas que así lo indican. Así por ejemplo los Coanoflagelados tienen unas células que son muy similares a las de las esponjas marinas.
Mediante el análisis de su genoma estos científicos han encontrado otras similitudes entre estos microorganimos y los metazoos. En su genoma han podido ver la secuencia genética correspondiente a tres tipos de moléculas necesarias para que las células puedan operar la señal fosfo-tirosina.
Los animales dependen de la fosforilación de la tirosina para realizar un importante conjunto de sistemas de comunicación entre las células, que incluye la respuesta inmunitaria, la estimulación hormonal y otras funciones cruciales. Estos caminos de señalización fosfo-tirosina utilizan un sistema subdividido en tres partes para que esta comunicación sea posible:
Las proteínas quinasas tirosinas (TyrK) “escriben” mensajes celulares, la fosfatasa tirosina (PTP) “modifica” o “borrar” estos mensajes y las moléculas Src Homolgy 2 (SH2) “leen” estos mensajes en la célula receptora. Sin este sistema nuestros cuerpos no serían capaces de realizar las tareas necesarias para sobrevivir y moriríamos.
Según este estudio los Coanoflagelados contienen algunas de estas moléculas en niveles pequeños, pero no las tres a la vez. Esto tiene sentido si consideramos que estos microorganismos no necesitan de mecanismos de comunicación al ser seres unicelulares. Pero lo que los hace únicos entre otros seres unicelulares es precisamente el poseer este tipo de moléculas, algunas de ellas en niveles relativamente grandes, y que son comparables a los niveles que se encuentran comúnmente en los metazoos.
Los investigadores concluyen que la presencia de este sistema de comunicación pudo haber jugado un papel en el pasado para el desarrollo de los metazoos, cuyas células se comunican unas con otras de manera compleja.
Según William Lim esto muestra cómo la evolución podría haber operado. Según él tuvo que haber probablemente un antepasado de estos microorganismos que desarrollara estos compuestos bioquímicos.
Los investigadores sugieren que la habilidad genética de expresar estas moléculas podría potencialmente dar a estas células un amplio margen de posibilidades de comunicación, incluyendo usos para células aisladas. Así, incluso para células aisladas, habría una cierta cantidad de señales que se podrían asignar y transmitir.
Otro beneficio colateral que este tipo de investigación básica puede proporcionar es una mejor comprensión del papel de las comunicaciones celulares en fenómenos como el cáncer y otros desórdenes.
Ahora estamos leyendo la historia evolutiva de la vida sobre este planeta en los genomas de los seres que lo pueblan. Nos enseña de dónde venimos y nos permite reflexionar sobre el efecto de la contingencia en la evolución. Si el antepasado de los Coanoflagelados hubiera llegado un poco más tarde los humanos no estaríamos aquí. Si la Tierra estuvo poblada por microorganismos durante miles de millones de años lo pudo incluso estar por otros 500 millones de años más y entonces ningún ser complejo existiría en estos momentos.

Fuentes y referencias:
Nota en NSF.
Vídeo con entrevista (inglés).
Sobre el origen de los metazoos
El origen del sistema nervioso encontrado en las esponjas.
Nuestra prima la anémona.
Árbol filogenético con ramas reordenadas.
Engañar está en los genes.
Ilustración: Mateus Zica.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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11 Comentarios

  1. Jose M Piñeiro:

    Si que hay un estadio intermedio entre unicelulares y pluricelulares.
    Hay organismos que son unicelulares en buenas condiciones medioambientales. Cuando las condiciones son adversas se juntan en una colonia siendo capaces de crear una estructura “compleja”.
    También hay seres unicelular que viven habitualmente en colonias (como algunas algas) sin tener funciones diferenciadas entre las diferentes células. Ello no les impide unirse en una estructura definida.
    Estos dos ejemplos me parecen intermedios entre un ser unicelular e independiente (como una bacteria) y un ser pluricelular, cuyas células son interdependientes y están especializadas.

  2. lluís:

    Esas colonias que dices, Jose María, siguen siendo colonias de seres unicelulares y aunque se junten en estructuras definidas yo no veo en esos ejemplos que pones un paso intermedio entre seres unicelulares y pluricelulares, máxime si se considera que “no puede haber seres de célula y media”. Por lo visto los seres también están “cuantificados”, como la energía. Saludos.

  3. Iván:

    Primero, me gustaría dejar un saludo a los desarrolladores del blog, me parece un gran aporte a las noticias científicas, sigan así.

    Sobre el tema, la parte donde se mencionan a las proteínas quinasas tirosinas me recordó mucho a lo que es la máquina de Turing y como se relacionan conceptos abstractos con el universo. Tal vez, el paso a pluricelulares se pueda explicar con ese tipo de abstracción.

  4. tomás:

    Me parecen perfectamente compatibles una extinción de fondo con saltos bruscos cuando los ambientes varían súbitamente, lo mismo que hay una extinción de fondo y extinciones masivas.
    Y es más probable que la capacidad de comunicación intercelular se haya dado en colonias preexistentes; no parece lógico que haya sido al contrario.

  5. Petrus:

    Tal vez no sea necesario, inicialmente, suponer demasiadas condiciones. Bastaría una pequeña colonia de seres unicelulares en la que se manifieste alguna especialización entre sus componentes. Algo así como un hormiguero en una masa única, donde las hormigas del exterior se especializan en la defensa y el pillaje, las intermedias en el mantenimiento y la alimentación y las internas, en el control y la reproducción. Al cabo de unos millones de años, los hormigueros supervivientes serán semejantes a los pluricelulares actuales, salvo, tal vez, por su piel erizada de mandíbulas y aguijones amenazantes…

  6. RicardM:

    Aquí van algunos comentarios a las aportaciones de Jose M Piñeiro, Lluis y Petrus.

    Desde mi punto de vista, la diferencia entre una colonia y un ser pluricelular radica en la capacidad de comunicación intercelular, que garantiza la coordinación entre células con funciones más o menos especializadas. El sistema de comunicación intercelular básico se da mediante el intercambio de sustancias químicas a través de la membrana. Este sistema ha permitido el desarrollo de seres tan complejos como las plantas (metafitas). En el reino animal, un salto evolutivo crucial es la especialización de ciertas células en la percepción del entorno, primero, y la comunicación interna mediante impulsos eléctricos, después. Es decir, la aparición del sistema nervioso. Puede haber dudas sobre si un organismo como el Volvox es una colonia de individuos o un verdadero organismo pluricelular (metazoo). Pero no hay dudas de que los celentereos (medusas) son organismos pluricelulares ya que tienen células sensoriales.
    El caso de los hongos mixoideos (que creo que es el que sugiere Jose M. Piñeiro muy adecuadamente) ha sido objeto de múltiples discusiones. Se suele considerar dentro del reino de los protistas porque son seres unicelulares ameboides. Pero en ciertas condiciones adversas los individuos aislados se agrupan para formar un cuerpo fructífero con partes especializadas. Es evidente que esto ha de ser mediado por mensajeros químicos. Por lo tanto hay comunicación intercelular. No creo que sea un grupo “intermedio” sino más bien un organismo que pasa por dos fases: unicelular y pluricelular.
    Creo que, en parte, estos debates conceptuales se producen por nuestra manía de clasificarlo todo. ¿Unicelular o pluricelular?. Lo que importa es entender los mecanismos que han propiciado que seamos como somos.

    PD: Muchas gracias a NeoFronteras y a su nutrido grupo de colaboradores habituales. Unos y otros fomentáis el debate de ideas e incitáis a pensar.

  7. NeoFronteras:

    Estimado RicardM:
    Gracias por su comentario, que compensa, junto con otros suyos y de otros lectores las limitaciones de esta web.
    En cuanto es esta noticia, se ha añadido un enlace más sobre uno de los seres que comenta.

  8. Veronica Perretto:

    Buenos días. Quisiera saber si uds me pueden informar acerca de si los coanoflagelados. ¿Se los clasifica ya en reino animal o siguen siendo protistas?, ya que leí en un libro que son animales, por lo que, si esto es así, la característica de que todos los animales son pluricelulares ya no sería válida.
    Muchas gracias

    Prof.Veronica Perretto

  9. susana:

    ¿Todos los organismos eucariotas son unicelulares?

  10. NeoFronteras:

    No.

  11. gisela:

    ¿Qué diferencia hay entre una colonia de individuos unicelulares y uno pluricelular?

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