Todas nuestras células, pero también las del resto de animales, plantas u hongos son células denominadas eucariotas, lo que quiere decir que son complejas, con múltiples compartimentos en su interior y un núcleo donde se almacena la información genética. Su origen tuvo lugar hace unos 2.000 millones de años, pero cómo tuvo lugar sigue siendo una de las grandes preguntas por resolver de la biología. El proceso se ha definido como “la mayor discontinuidad evolutiva que se puede encontrar en el mundo actual” y se considera uno de los saltos más importantes desde el origen de la vida.
Durante décadas, la explicación más aceptada ha sido la propuesta y defendida por la bióloga Lynn Margulis, que situaba la incorporación de la mitocondria —el orgánulo que funciona como central energética de la célula— como gran punto de inflexión: en algún momento una arquea estableció una relación simbiótica con una bacteria que, con el tiempo, se convertiría ella misma en la mitocondria.
Ahora, una investigación realizada por el equipo de Toni Gabaldón, investigador ICREA, jefe del grupo de Genómica Comparada del IRB Barcelona y del Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS), y publicada en la revista Nature, replantea esta visión: sin negar el papel de la mitocondria, apunta a que el proceso fue más largo y complejo de lo que se pensaba, prolongándose durante cientos de miles de años. Al menos otras dos bacterias diferentes contribuyeron al desarrollo de las células eucariotas, y virus gigantes parecen haber actuado como vehículos de transferencia genética, facilitando intercambios entre microorganismos que convivían en un mismo ecosistema. Para presentar sus resultados y resolver las posibles preguntas, el Science Media Centre España organizó una reunión informativa con Toni Gabaldón, principal responsable de la investigación.
Lynn Margulis revolucionó las ideas sobre el origen de las células eucariotas (...). Nuestro trabajo apoya en parte sus ideas, pero creo que completa su hipótesis
“Lynn Margulis revolucionó las ideas sobre el origen de las células eucariotas al poner sobre la mesa la posibilidad de que su complejidad se originase a partir de la asociación de diferentes células”, explicó Gabaldón. “Su teoría fue rechazada en un principio, pero con el tiempo se aceptó la parte que trataba sobre la incorporación de la mitocondria. Nuestro trabajo apoya en parte sus ideas, pero creo que completa su hipótesis”.
El origen de la célula eucariota no dejó fósiles, pero el equipo ha realizado una suerte de arqueología molecular utilizando el supercomputador MareNostrum del BSC-CNS, lo que les ha permitido comparar y analizar bases de datos con decenas de miles de genomas de diferentes microorganismos. “Hemos descubierto dos señales fuertes y constantes que proceden de dos bacterias diferentes”, apuntó el investigador. Además, “encontramos secuencias de un grupo específico de virus gigantes, lo que fue una sorpresa agradable porque nos proporcionaba un posible mecanismo. A través de ellos, las bacterias pudieron donar genes al hospedador inicial, haciéndolo cada vez más complejo”.
¿Se podría decir entonces que, sin la aportación de estos virus y bacterias, nuestras células no serían como son ahora? ¿Que nosotros mismos seríamos diferentes? “Creo que sí”, respondió Gabaldón. “El hecho de que estos genes hayan sobrevivido 2.000 millones de años y estén todavía en todas las células eucariotas significa que son contribuciones esenciales en lo que respecta a su arquitectura y funcionamiento. Somos descendientes directos de interacciones entre microbios”, apuntó.
Un cambio de paradigma
El investigador, además, no descarta que procesos similares estén sucediendo en la actualidad. Aunque el paso de genes entre organismos puede suceder incluso entre plantas y animales, es mucho más sencillo que se produzca entre organismos unicelulares. Y la mayoría de la diversidad eucariota está precisamente en estos últimos. “Pienso que puede estar pasando en algún lugar, porque los eucariotas han colonizado todo el planeta Tierra. Es posible que esté sucediendo algo así de forma incipiente”, explicó el experto.
La historia que nos contábamos a nosotros mismos está incompleta y es más compleja de lo que podía parecer
Preguntado sobre si es posible que estos resultados cambien los libros de texto, para Gabaldón “sí cambia un poco el paradigma”. “Los libros de texto siguen hablando de una interacción entre la mitocondria y la arquea, pero yo creo que esto pone a la mitocondria al final de la historia y vuelve a abrir el melón de qué pasó antes y cómo ocurrieron estas interacciones. Nos hace ver que la historia que nos contábamos a nosotros mismos está incompleta y es más compleja de lo que podía parecer”.
Respecto a la posible utilidad de esta investigación, Gabaldón defendió: “La biología debe siempre primero intentar entender la vida, cómo funcionan las cosas. A partir de ahí las posibles aplicaciones pueden tener lugar. Si no supiésemos cómo funcionan los genes no existiría la ingeniería genética”. En este caso en concreto, “si entendemos cómo los organismos se pueden integrar unos en otros a través de simbiosis podría abrir la puerta a crear consorcios de organismos integrándolos en una sola célula”.
¿Entre sus aplicaciones podría estar el diseño de organismos que ayuden a paliar la crisis ambiental? “No quiero dar una idea excesivamente cientificista según la cual todo se va a resolver juntando unas células con otras. La mejor solución pasa por controlar nuestras actividades. Puede que haya posibilidades que a lo mejor hoy día no imaginamos, pero pienso que los problemas que tenemos actualmente son muy importantes como para intentar resolverlos con los medios actuales”, concluyó.
Reacciones independientes al estudio
Los expertos consultados por el SMC España respecto a este trabajo coinciden en afirmar su importancia y calidad. Jordi Bascompte, catedrático de Ecología en el departamento de Biología Evolutiva y Estudios Ambientales de la Universidad de Zúrich (Suiza), afirma: “El origen de la célula compleja es, sin duda, una de las transiciones más importantes en la historia de la vida en nuestro planeta. Sin ella no hubiera sido posible la posterior evolución de los animales pluricelulares como plantas, insectos, anfibios, reptiles y mamíferos, incluyendo a los seres humanos. Es también una de las transiciones más abruptas y enigmáticas. El presente trabajo contribuye a nuestra comprensión de dicha transición proporcionando evidencias muy sólidas de que hubo múltiples eventos de incorporación de componentes genéticos de diversos procariotas incluso antes del famoso evento de endosimbiosis entre la célula huésped, una arquea, y el procariota que dio lugar a las mitocondrias”.
Por su parte, Enrique M. Muro, investigador principal titular en el Instituto de Evolución Organísmica y Molecular de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (Alemania), indica: “Trabajos como este son una muestra de la capacidad biotecnológica del ser humano. Hace tan solo 25 años nos hubiera parecido inverosímil que se pudieran mostrar evidencias de este tipo (tengamos en cuenta que el origen de la célula eucariota aconteció hace miles de millones de años, nueve ceros en el número de años). La secuenciación y la bioinformática lo están consiguiendo, y algo parecido consigue la paleogenómica, que llega a reconstruir la historia de poblaciones y especies incluso extintas. Sucedió hace tanto tiempo que rebuscar entre esas secuencias parece como buscar entre los posos del café. Pero los autores nos demuestran que nuestra capacidad biotecnológica es válida para encontrar respuestas por esa vía”.
