Source: The Conversation – (in Spanish) – By Marcial Escudero, Catedrático del Departamento de Biología Vegetal y Ecología, Universidad de Sevilla
En la década de 1960, una joven bióloga llamada Lynn Margulis intentó publicar un artículo sobre el origen de las células complejas o eucariotas , el linaje al que pertenecemos animales, plantas y hongos. Tras ser rechazado por unas quince revistas científicas, el texto finalmente vio la luz en 1967.
Su teoría de la endosimbiosis proponía una auténtica herejía para la época: la complejidad celular no surgió simplemente de mutaciones graduales como proponía el darwinismo, sino de la fusión literal entre distintos microorganismos. Un microbio se “tragó” a otro, no lo digirió, y de esa alianza surgieron orgánulos de las células eucariotas como las mitocondrias (las “centrales energéticas” celulares) y, posteriormente, los cloroplastos de las plantas.
La evolución de una intuición
Durante años, la comunidad científica observó con tremendo escepticismo –y a menudo con sorna– esta idea. Sin embargo, la ciencia tiene la sana costumbre de dar la razón a quien la tiene a través de la evidencia empírica.
El descubrimiento de que las mitocondrias y los plastos poseían su propio ADN circular, estrechamente emparentado con el de las bacterias y distinto del ADN del núcleo celular, supuso el triunfo definitivo y la aceptación mundial de la hipótesis endosimbiótica de Margulis.
Pero ella siempre fue más allá. Sospechaba que el proceso evolutivo de la célula eucariota era un proceso simbiótico mucho más complejo. Estaba convencida de que estas interacciones afectaban a más estructuras y orgánulos, mucho más allá de la simple adopción de las mitocondrias y los cloroplastos.
Hoy, casi 60 años después de su primer gran artículo, la supercomputación confirma que su intuición sobre la multiplicidad de alianzas era acertada, pero revela que los protagonistas, los tiempos y los mecanismos reales han resultado ser distintos y mucho más fascinantes de lo que quizás ella llegó a imaginar.
Arqueología molecular en el supercomputador
El relato de la evolución eucariota que venimos contando en los libros de texto es, en el fondo, demasiado simplista: una arquea –microorganismo unicelular de apariencia similar a las bacterias pero con una historia evolutiva totalmente distinta– y una bacteria se encontraron, se aliaron y de golpe abrieron la puerta a la vida compleja. Sin embargo, un nuevo estudio coliderado por el Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS) y el IRB Barcelona, publicado hoy 10 de junio en la revista Nature, amplía radicalmente esta visión y redefine el marco de la eucariogénesis.
A diferencia de los paleontólogos, quienes estudian el origen de los eucariotas no tienen grandes huesos fosilizados que desenterrar. A pesar de esto, aquel proceso, que ocurrió hace unos 2 000 millones de años entre organismos microscópicos, dejó sus huellas impresas en nuestros genomas actuales.
El equipo, liderado por el investigador Toni Gabaldón, ha abordado este reto como una auténtica obra de arqueología molecular. Valiéndose de la inmensa capacidad de cálculo del supercomputador MareNostrum, han reconstruido el repertorio genético de nuestro último ancestro común (conocido en biología como LECA, Last Eukaryotic Common Ancestor) y lo han comparado evolutivamente con decenas de miles de genomas de bacterias, arqueas y virus contemporáneos.
Nuevos invitados a la fiesta evolutiva
Laura Fraile, CC BY-SA
Tras más de cinco años de análisis y procesado de datos masivos, utilizando modelos matemáticos enormes, los investigadores han descubierto que el origen de la complejidad celular no fue un evento único y aislado, sino un proceso gradual, largo e inmensamente coral que se extendió durante millones de años. El trabajo no niega el papel central de la mitocondria, pero identifica la firma genética de otros grupos bacterianos que dejaron una huella vital en nuestro ancestro común.
La gran novedad es que estas aportaciones no parecen apuntar a la formación de un orgánulo concreto, sino a la adquisición de capacidades metabólicas y estructurales fundamentales. Entre ellas, destacan dos linajes bacterianos: las Myxococcota, relacionadas con funciones metabólicas esenciales y la organización de lípidos y membranas; y las Planctomycetota, unas bacterias célebres por poseer una inusual complejidad estructural y compartimentos internos propios.
Estas aportaciones, además, no se dieron a la vez. Los datos sugieren que las Planctomycetota dejaron una señal más antigua, mientras que las Myxococcota y la bacteria precursora de la mitocondria muestran huellas más próximas en el tiempo. Esto encaja con la idea de que los ancestros de nuestras células vivieron en densos tapetes microbianos: comunidades ecológicas complejas donde multitud de organismos convivían hacinados, intercambiando genes y capacidades biológicas a lo largo de millones de años.
Virus gigantes: los intermediarios inesperados
Si la incorporación de múltiples señales bacterianas resulta novedosa, el estudio revela un actor totalmente imprevisto que jamás fue considerado en los esquemas clásicos de la endosimbiosis: los virus gigantes (Nucleocytoviricota).
A diferencia de los virus corrientes, conocidos por su simplicidad extrema, estos colosos poseen genomas enormes e infectan a eucariotas unicelulares. El estudio de Nature muestra que algunos de los genes que nuestros ancestros incorporaron de manera temprana parecen proceder directamente de ellos.
Los autores proponen que estos virus gigantes pudieron actuar como vehículos o “taxis” de transferencia genética en aquellos ecosistemas ancestrales. Al infectar a distintos microorganismos que convivían en el mismo espacio, facilitaban el intercambio de material genético entre ellos, acelerando y moldeando de forma decisiva el genoma de la primera célula compleja.
Una quimera microscópica
Lejos de ser un camino recto, la evolución biológica es un intrincado laberinto de idas y venidas, marcado por la mezcla de linajes, la selección, la deriva, la contingencia histórica o procesos que van desde acumulación de mutaciones graduales hasta cambios saltacionales.
Al igual que ocurre con nuestra propia especie, nuestras células tampoco son el producto de una línea genealógica pura y perfectamente planificada. A menudo nos cuesta aceptar que la evolución no tiene un objetivo predeterminado, pero la vida, tal y como la conocemos, es el producto de procesos oportunistas donde el azar y las circunstancias juegan un papel fundamental.
Nuestras células son, en esencia, una extraordinaria quimera microscópica; el resultado de un crisol de alianzas ancestrales entre arqueas, diversas familias de bacterias e incluso el tráfico genético mediado por virus gigantes.
Este hallazgo demuestra cómo la ciencia contemporánea, armada con la genómica y la supercomputación, es capaz de transformar y superar hipótesis previamente propuestas.
Es un gran hito que nos ayuda a entender de dónde venimos y demuestra que el espíritu audaz y la intuición de Lynn Margulis siguen más vivos que nunca.
Marcial Escudero no recibe salario, ni ejerce labores de consultoría, ni posee acciones, ni recibe financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y ha declarado carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado.
– ref. Virus gigantes, la pieza inesperada para explicar el origen de la vida compleja – https://theconversation.com/virus-gigantes-la-pieza-inesperada-para-explicar-el-origen-de-la-vida-compleja-284843