Conclusiones clave sobre los organismos unicelulares
Los organismos unicelulares comenzaron a influir en la vida una vez que sus descendientes alcanzaron la multicelularidad. Los investigadores alguna vez pensaron que esta transición a la multicelularidad era bastante explosiva, pero resulta que los organismos solo necesitaban algunos ajustes menores. Durante la historia temprana de la Tierra, las bacterias cambiaron la atmósfera, lo que ayudó a generar vida multicelular.
La Tierra, tal como la conocemos, está definida en gran medida por la vida multicelular. Las plantas forman el telón de fondo verde (pastizales, tundra, bosques, selvas) sobre el que deambulan los animales, mientras que los hongos tejen sus hilos miceliales en casi cada centímetro de suelo. Pero este animado escenario, con su erupción de diversidad biológica, surgió de un mundo mucho más antiguo, dominado por organismos más simples.
La vida actual es una elaboración de las reglas básicas establecidas hace miles de millones de años por nuestros antepasados unicelulares. Todo, desde la estructura del ADN hasta los detalles más finos del metabolismo, se originó con esos pioneros biológicos, y algunos de ellos prepararon el planeta para criaturas más complejas al oxigenar la atmósfera.
“La naturaleza particular de los ancestros unicelulares tiene un gran impacto en cómo evoluciona la multicelularidad”, dice Matthew Herron, biólogo evolutivo de la División de Biología Ambiental de la Fundación Nacional de Ciencias, que estudia la transición a la vida multicelular.
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El comienzo de los organismos unicelulares
La gran influencia de los organismos unicelulares (también conocidos como organismos unicelulares) se hace evidente una vez que sus descendientes alcanzan por primera vez la multicelularidad. Los científicos alguna vez pensaron que esta transición requería una revisión radical del genoma: una explosión en su tamaño y una reorganización exhaustiva.
Pero en los últimos años, dice Herron, ha quedado claro que cuando la multicelularidad evoluciona, “se toma un genoma unicelular existente y se le hacen ajustes relativamente menores”.
En otras palabras, los organismos multicelulares no tienen que reinventarse; simplemente pueden reutilizar genes existentes para funciones radicalmente nuevas.
Por ejemplo, los organismos unicelulares, como todos los seres vivos, tienen cierto grado de plasticidad fenotípica: la capacidad de cambiar sus rasgos físicos y comportamientos, o fenotipo, en respuesta a cambios ambientales, como los perros que crecen con un pelaje grueso en el invierno y los humanos que ganan músculo levantando pesas.
Con la llegada de la multicelularidad, algunos genes responsables de la plasticidad fenotípica pasaron a utilizarse para la diferenciación celular, el proceso mediante el cual las células madre se convierten en los muchos tipos de células especializadas que componen las plantas, los animales y los hongos, según un estudio publicado en BioEssays.
Eso es exactamente lo que sucedió con las algas verdes volvocinas, donde una especie unicelular como Chlamydomonas comparte un ancestro común con Volvox, un alga verde estrechamente relacionada pero multicelular.
Un artículo de 2020 dirigido por Aurora Nedelcu, bióloga evolutiva de la Universidad de New Brunswick, informó que las antiguas respuestas al estrés en Chlamydomonas retomaron la causa de la diferenciación celular en su Volvox, allanando el camino para una biología más sofisticada basada en la división del trabajo entre células especializadas, quizás el mismo camino seguido por nuestros propios antepasados.
De organismos unicelulares a múltiples
La vida multicelular produjo muchas innovaciones: hojas y flores, ojos y alas. Pero la maquinaria básica que permitió estas maravillas biológicas se puso en marcha mucho antes, con los primeros eucariotas, organismos cuyas células contienen un núcleo.
Volvox, por ejemplo, ya tenía mitocondrias, el orgánulo “central” que genera la mayor parte de la energía para las funciones celulares.
“Piense en todas las habilidades que debieron haber heredado de sus ancestros unicelulares y que no tuvieron que inventar desde cero”, dice Herron. En el nivel más fundamental, todos los organismos multicelulares, desde las algas hasta los humanos, funcionan con un sistema operativo desarrollado por vida unicelular.
Otro ejemplo es el ribosoma, compartido no sólo por todos los eucariotas sino también por todos los procariotas, como las bacterias. Siguiendo el código genético, los ribosomas construyen de todo, desde enzimas hasta anticuerpos, convirtiéndolos en fábricas de los tipos de moléculas que se convierten en forraje para la evolución futura.
Estas y otras herramientas biológicas se perfeccionaron en un pasado inimaginablemente lejano.
“Cuando la multicelularidad evoluciona”, dice Herron, “siempre se trata de algo que se ha estado adaptando al medio ambiente durante millones de años, cientos de millones de años, tal vez miles de millones de años”. Todos los que viven hoy en día cosechan los frutos de esos antiguos y minuciosos retoques.
Cómo las bacterias hicieron el mundo hospitalario
Estos logros tuvieron lugar cuando la Tierra era un lugar muy diferente. Durante la primera mitad de la historia de nuestro planeta, la atmósfera estuvo desprovista de oxígeno, un gas esencial para la mayor parte de la vida actual y, en particular, para organismos complejos como nosotros.
Luego, hace poco más de 2 mil millones de años, las cianobacterias unicelulares (que realizan la fotosíntesis como las plantas pero pertenecen a un linaje completamente diferente) comenzaron a inundar la atmósfera con oxígeno. Esa era, conocida como el Gran Evento de Oxidación (GOE), preparó el escenario para el surgimiento de la multicelularidad, según la Sociedad Estadounidense de Microbiología.
“La evolución de las formas multicelulares”, escribieron los autores de un artículo de 2013 en PNSA, “coincide con el inicio del GOE y un aumento en las tasas de diversificación”.
A simple vista, estos nuevos microbios en proliferación no habrían parecido un gran avance con respecto al antiguo modelo. Pero más de mil millones de años después, después de una larga incubación, los organismos multicelulares finalmente comienzan a crecer, convirtiéndose en trilobites, peces extraños, tiburones monstruosos, dinosaurios y, finalmente, seres humanos.
Una vez más, todos nuestros maravillosos parientes y nosotros tenemos que agradecer a la antigua vida unicelular por prepararnos el camino en el mundo, un mundo todavía gobernado por las leyes biológicas que promulgaron hace tanto tiempo.
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