Un estudio del IRB Barcelona y el BSC revela que las células complejas no surgieron de una única alianza entre microorganismos, sino de una red de colaboraciones que se extendió durante millones de años.
Cuando observamos una planta, un hongo o el cuerpo humano, cuesta imaginar que todas sus células comparten un origen común que se remonta a hace unos 2.000 millones de años. Pero esta es precisamente una de las grandes preguntas de la biología: ¿cómo aparecieron las primeras células complejas, las llamadas células eucariotas, de las que descienden todos los animales, plantas y hongos actuales?
Ahora, un estudio liderado por el Dr. Toni Gabaldón, investigador del IRB Barcelona y del Barcelona Supercomputing Center (BSC), publicado en la revista Nature, aporta una nueva perspectiva sobre este momento crucial de la evolución. Los resultados sugieren que el origen de las células complejas no fue el resultado de un único evento evolutivo, sino de un largo proceso de interacciones entre diversos microorganismos.
Una historia con más protagonistas
Hasta ahora, la teoría más aceptada explicaba que las células eucariotas surgieron cuando una arquea, es decir, un microorganismo primitivo incorporó una bacteria que acabaría convirtiéndose en la mitocondria, el orgánulo encargado de producir energía dentro de nuestras células.
El nuevo trabajo no cuestiona la importancia de esta alianza, pero indica que no fue la única. Analizando las huellas genéticas conservadas en los genomas actuales, los investigadores han detectado la contribución de otros grupos bacterianos que también habrían participado en la construcción de las primeras células complejas.
"Durante mucho tiempo hemos contado esta historia con solo dos protagonistas. Ahora vemos que había más", resume Toni Gabaldón.
Arqueología de los genomas
¿Cómo se puede estudiar un evento que tuvo lugar hace dos mil millones de años? A diferencia de los dinosaurios, no existen fósiles visibles de aquellos microorganismos. Las pistas se encuentran escondidas dentro de los genomas. Tal y como explican Moisès Bernabeu, Saioa Manzano-Morales y Marina Marcet-Houben, autores del estudio e investigadores del grupo de Genómica Comparada, que el Dr. Gabaldón dirige en el IRB Barcelona y el BSC. "Estamos intentando reconstruir una historia que pasó hace miles de millones de años y de la que no tenemos fósiles directos. Por eso hemos sido muy conservadores: nos quedamos solo con las señales evolutivas más robustas, aquellas que tenían una fuerza comparable a las señales que ya se aceptan para la arquea ancestral y para la bacteria que dio lugar a la mitocondria".
Para reconstruir esta historia, el equipo ha utilizado el supercomputador MareNostrum del BSC durante más de cinco años. Los investigadores han comparado miles de genomas de bacterias, arqueas, virus y organismos eucariotas para reconstruir el genoma del último ancestro común de todas las células complejas, conocido como LECA (Last Eukaryotic Common Ancestor).
Este trabajo de "arqueología molecular" ha permitido identificar qué organismos dejaron huella genética en aquel ancestro remoto.
Bacterias inesperadas
Entre los nuevos protagonistas destacan dos grupos bacterianos: las Myxococcota y las Planctomycetota.
Las primeras parecen haber contribuido a procesos metabólicos relacionados con las membranas celulares y los lípidos. Las segundas son especialmente interesantes porque presentan una organización interna más compleja que la mayoría de bacterias conocidas, con compartimentos que recuerdan, en cierto modo, la arquitectura de las células eucariotas.
Los análisis indican que estas aportaciones se produjeron en momentos diferentes, reforzando la idea de que la complejidad celular se fue construyendo gradualmente a partir de múltiples intercambios biológicos.
Los virus también podrían haber jugado un papel
Uno de los resultados más sorprendentes del estudio es la posible participación de los llamados virus gigantes.
Estos virus, mucho más grandes y complejos que los virus habituales, podrían haber actuado como auténticos mensajeros genéticos, transportando genes entre diferentes microorganismos que convivían en los mismos ecosistemas.
Según los investigadores, algunos de los genes presentes en los primeros eucariotas podrían haber llegado gracias a estos virus, convirtiéndolos en actores inesperados de la historia evolutiva de la vida compleja.
Una nueva mirada sobre nuestros orígenes
La investigación refuerza una idea cada vez más presente en biología: la evolución no es solo una historia de competencia, sino también de cooperación. Las primeras células complejas podrían haber sido el resultado de una larga red de alianzas, intercambios genéticos y convivencia entre microorganismos.
Entender este proceso no es solo una cuestión académica. Significa reconstruir los orígenes de todas las formas de vida complejas que existen hoy, incluidos nosotros mismos.
Como concluye Toni Gabaldón, "todos los genomas conservan rastros de su historia. En el caso de los eucariotas, estos rastros nos hablan de antiguas alianzas entre microorganismos. ¿Entenderlas nos ayuda a responder una pregunta muy profunda: qué somos y de dónde venimos?".
Dra. Núria Coll Bonfill, divulgadora científica y directora de 7Ciències