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Ciencias de la Vida

Buscando los orígenes de los primeros protoorganismos

Científicos de la Universidad Pompeu Fabra han estudiado las condiciones que propician la evolución de organismos multicelulares. El estudio muestra la posibilidad de seleccionar formas primitivas de organismos multicelulares sin necesidad de un control genético complejo.

Imagen al microscopio de una ciliophora. / Wikipedia

La aparición de organismos multicelulares hace 600 de millones de años sigue siendo un gran reto para los biólogos. Científicos del Laboratorio de Sistemas Complejos, grupo del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (DCEXS) de la UPF y del Instituto de Biología Evolutiva (CSIC-UPF), estudian las condiciones suficientes para evolucionar organismos multicelulares virtuales a partir de células con complejidad reducida. Los resultados aparecen publicados en la revista Journal of the Royal Society Interface.

Distintos linajes de criaturas multicelulares han ido apareciendo a lo largo de la evolución. No son pocos los beneficios que otorga la multicelularidad: protección contra depredadores, cooperación en lugar de competición a la hora de buscar alimento. Es por esto que la selección natural ha beneficiado la multicelularidad hasta dar lugar a la amplia diversidad que forma parte de nuestra biosfera actual.

Sin embargo, grupos de cooperadores están normalmente expuestos a tramposos o “defectores”, células que obtienen los beneficios de participar del colectivo pero sin aportar los costes asociados. Un ejemplo clave de defectores en nuestros cuerpos son los tumores: líneas celulares en los que los intereses de la célula se han puesto por delante de los intereses del organismo. El peligro de estas dinámicas es, obviamente, la muerte del organismo. Para mantener a raya mutantes no cooperantes las entidades multicelulares han de desarrollar mecanismos para discriminar entre lo propio y lo ajeno, una identidad multicelular.

Los autores del estudio observaron la evolución de poblaciones celulares situadas en un mismo ambiente

El equipo científico liderado por Ricard Solé, investigador ICREA y jefe del Laboratorio de Sistemas Complejos de la UPF, ha estudiado las condiciones que propician la creación de un organismo multicelular capaz de generar un mecanismo identitario y así evitar a los defectores.

Los autores del estudio observaron la evolución de poblaciones celulares situadas en un mismo ambiente que disponía tanto de nutrientes limitados como de sustancias tóxicas. En dichas poblaciones se pudo observar la selección de características propias de un organismo multicelular primitivo (o protoorganismo): diferenciación, desarrollo de estructuras de manera robusta y la emergencia de una fitness colectiva.

“Muchos de los organismos multicelulares actuales poseen organizaciones estructurales muy complejas, así como programas de desarrollo estrictamente controlados por redes genéticas”, comentan los autores. “Sin embargo, en algún momento tuvo que existir un conjunto multicelular que se originase siguiendo simples agregaciones físicas que permitiesen la cooperación entre las células”. Esto supone la existencia de un amplio abanico de posibles entidades multicelulares situadas entre lo que conocemos como agregados celulares sencillos y los organismos multicelulares complejos con programas de desarrollo.

Referencia bibliográfica:

Salva Duran-Nebreda, Adriano Bonforti, Raúl Montáñez, Sergi Valverde and Ricard Solé."Emergence of proto-organisms from bistable stochastic differentiation and adhesion". Journal of the Royal Society Interface, Abril 2016. DOI: 10.1098/rsif.2016.0108

Fuente: UPF
Derechos: Creative Commons
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