¿Qué somos y de dónde venimos? Un estudio catalán reescribe la historia de la vida compleja
Investigadores del IRB y el BSC reconstruyen el origen de los eucariotas y apuntan que son fruto de donaciones genéticas microbianas de millones de años
BarcelonaQue usted, lector, esté ahora leyendo este artículo o que, mientras lo lee, haya seres tan fantásticos como las ballenas surcando el Mediterráneo o tritones chapoteando en arroyos del Montseny rodeados de hayas, abetos, encinas y robles es gracias a una historia de promiscuidad microbiana forjada a lo largo de millones de años, con infecciones virales incluidas.
Lo ha descubierto un equipo de investigadores del Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona (IRB) y del Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS) liderado por elIcrea Toni Gabaldón. Durante cinco años y con la ayuda del superordenador MareNostrum, han escudriñado los datos genómicos públicos de toda la biodiversidad de la Tierra para reconstruir el origen genético del último ancestro común de todos los eucariotas –organismos que tienen células con núcleo–, conocido como LECA (por las siglas en inglés de last eukaryotic common ancestor).
Las conclusiones del nuevo trabajo de los científicos catalanes, que
Las conclusiones del nuevo trabajo de los científicos catalanes, que ahora publican en Nature, ponen patas arriba la tesis hasta ahora más aceptada en biología: que la complejidad celular –es decir, las células eucariotas– surgió de la interacción puntual entre dos seres procariotas, mucho más simples, con células sin núcleo y sin orgánulos.
Los investigadores catalanes cuestionan este relato y defienden que fue más un ménage à trois gradual y repetido a lo largo de cientos de millones de años, con interacciones entre microorganismos que convivían en un mismo ecosistema, y con la intervención de virus gigantes. Todo ello dio lugar al desarrollo de las células eucariotas.
"Hasta ahora los libros de texto hablaban de la interacción entre una bacteria –que con el tiempo se convirtió en la mitocondria– y una arquea [otro microorganismo unicelular simple]. Pero nuestros resultados nos hacen ver que la historia que nos contaban está incompleta y que es mucho más compleja de lo que pensábamos", afirmó Gabaldón en una sesión informativa organizada por el Science Media Centre (SMC) España.
La gran pregunta de la biología
A diferencia de lo que ocurre con los dinosaurios, el origen de los eucariotas no se puede reconstruir a partir de huesos o fósiles visibles. La teoría más aceptada sobre el origen de la vida en la Tierra postula que esta evolucionó a partir de materia inerte en algún momento hace entre 3.900 y 3.500 millones de años, cuando aparecieron los primeros organismos primitivos. Ahora bien, la forma en que hace unos 2.000 millones de años se pasó de aquellas células tan simples a unas tan complejas como las eucariotas continuaba siendo un enigma. Y eso que es el salto evolutivo más importante de la historia de la vida en nuestro planeta, sin el cual no habría sido posible la evolución de los seres pluricelulares, como plantas, animales o humanos.
Para arrojar luz sobre este episodio, Gabaldón y su equipo partieron de los datos de secuencias genéticas de diversidad bacteriana y arqueana, así como de eucariotas y virus, y aplicaron modelos matemáticos para poder agruparlas en familias y ver cómo estaban relacionadas evolutivamente. Así encontraron que dos grupos de bacterias en concreto interactuaron durante mucho tiempo, los mixobacterias y los planctomicetos, y generaron genes en el ancestro de las eucariotas.
Además, y de manera sorprendente, encontraron secuencias de virus gigantes, que infectan microorganismos eucariotas y que son capaces de integrarse en el genoma. Los científicos catalanes apuntan a que probablemente fueron incorporando genes, no solo de bacterias a eucariotas, sino también entre eucariotas.
Gracias a todas aquellas donaciones genéticas se generó un organismo más autónomo y complejo. Y, probablemente, la adquisición de la mitocondria fue la guinda que permitió a aquel ancestro nuestro conquistar otros ambientes y diversificarse. "Todos los genomas conservan rastros de su historia, que nos hablan de antiguas alianzas entre microorganismos. Comprenderlas nos ayuda a responder a una pregunta muy profunda: qué somos y de dónde venimos", considera Gabaldón.
El proyecto ha sido financiado principalmente por la Gordon and Betty Moore Foundation, ha contado con recursos computacionales de la Red Española de Supercomputación (RES) proporcionados por el BSC en el MareNostrum 5, y con el apoyo del ministerio de Ciencia.