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Reportajes-Reportaje Especial

Evolución in vitro: multicelularidad

1050 palabras

La multicelularidad fue una de las innovaciones más significativas en la historia de la vida, pero su evolución inicial es poco comprendida. Investigadores demostraron que los pasos clave para la transición pudieron haber ocurrido rápidamente. En tan sólo 60 días, observaron cómo organismos unicelulares se agruparon.

Hace más de 500 millones de años, los organismos unicelulares que poblaban la superficie de la Tierra comenzaron a unirse hasta formar varios grupos celulares que, finalmente, se convirtieron en plantas y animales. Los científicos tienen claro que esto ocurrió, pero la gran pregunta es cómo. Ahora, por primera vez, biólogos evolutivos han reproducido ese paso clave en el laboratorio utilizando la levadura de cerveza común, un organismo unicelular. La investigación, que aparece publicada en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias de EE.UU. (PNAS), demuestra que este proceso, que siempre se ha antojado complejísimo, es mucho más rápido y sencillo de lo que se creía.

Células de levadura agrupadas. Se muestran en rojo las células muertas. Foto: William C. Ratcliff, de la Universidad de Minnesota.

'Este estudio es el primero en observar experimentalmente la transición' de los organismos unicelulares a otros más complejos, explica Sam Scheiner, científico de la Fundación Nacional de Ciencia (NSF). 'Ofrece una mirada a un evento que ocurrió hace cientos de millones de años', continúa. Y es que para entender por qué el mundo está lleno de plantas y animales, incluyendo los seres humanos, resulta indispensable descubrir cómo los organismos unicelulares hicieron el cambio a la vida en grupo como organismos multicelulares.

En el experimento, la levadura evolucionó en grupos multicelulares que trabajan juntos en forma cooperativa, se reproducen y adaptan a su medio ambiente. En esencia, se convirtieron en precursores de la vida en la Tierra como es hoy. Y los biólogos han descubierto que esa división se produjo en repetidas ocasiones y de forma mucho más rápida de lo que se creía. 'El primer paso hacia la complejidad multicelular parece ser menos complicado de lo que la teoría de la evolución sugiere', dice George Gilchrist, también de la NSF, organismo que financió la investigación.

Los biólogos realizaron el experimento durante 60 días utilizando células de levadura, medios de cultivo y una centrifugadora. 'Creo que nadie nunca había probado esto antes', dice Will Ratcliff, de la Universidad de Minnesota y autor del artículo en PNAS. 'No hay muchos científicos haciendo evolución experimental, y están tratando de responder a las preguntas acerca de la evolución, no recreándola'.

Como copos de nieve

Para su experimento, los científicos eligieron la levadura de cerveza, o Saccharomyces cerevisiae, que se usa desde la antigüedad para hacer pan y cerveza, ya que es abundante en la naturaleza y crece con facilidad. Después, la añadieron a un medio de cultivo rico en nutrientes y permitieron que las células crecieran durante un día en tubos de ensayo. Pasado ese tiempo, utilizaron una centrifugadora para estratificar el contenido por su peso.

Los grupos de células aterrizaron en la parte inferior de los tubos más rápido porque son más pesados. Los biólogos quitaron los grupos, los transfirieron a un medio fresco y repitieron el proceso. Sesenta ciclos más tarde, los grupos -ahora cientos de células- parecían esféricos copos de nieve.

El análisis mostró que los grupos no eran solo células que se adherían unas a otras al azar, sino células relacionadas, genéticamente similares, lo que promueve la cooperación. Cuando los grupos llegaron a un tamaño crítico, algunas células se extinguieron en un proceso conocido como apoptosis para permitir a sus descendientes que se separaran. Éstos se reproducían solo después de haber alcanzado el tamaño de sus padres.

Para que se formen los organismos multicelulares, la mayoría de las células necesitan sacrificar su capacidad de reproducirse, una acción altruista que favorece al todo, pero no el individuo, dice Ratcliff. Por ejemplo, todas las células del cuerpo humano son esencialmente un sistema de apoyo que permite a los espermatozoides y los óvulos transmitir el ADN a la próxima generación.

División celular de la levadura propiciando una nueva vida. Imagen: Will Ratcliff y Mike Travisano.

Los biólogos evolutivos han estimado que la multicelularidad ha evolucionado de forma independiente en unos 25 grupos. Los científicos se preguntan por qué no se ha desarrollado con mayor frecuencia, teniendo en cuenta que miles de millones de organismos unicelulares han vivido en la Tierra durante millones de años, ya que no es tan difícil de recrear en un laboratorio.

Una pregunta que los biólogos responderán en el futuro junto al papel que juega la multicelularidad en el cáncer, el envejecimiento y otras áreas críticas de la biología.