¿Las bacterias iniciaron la evolución de la vida multicelular?

Artículo publicado por Robert Sanders el 24 de octubre de 2012 en UC Berkeley

Casi siempre se acusa a las bacterias de ser agentes infecciosos, pero los científicos están descubriendo cada vez más beneficios, como mantener sanos nuestro intestino.

Un nuevo estudio sugiere ahora que las bacterias también podrían haber ayudado a iniciar uno de los eventos clave de la evolución: el salto de los organismos unicelulares a multicelulares, un desarrollo que finalmente llevó a los animales, incluyendo a los humanos.

Salpingoeca rosetta

Salpingoeca rosetta © Crédito: Nicole King


Publicado este mes en la edición inaugural de la nueva revista en línea eLife, el estudio realizado por científicos de la Universidad de California, Berkeley, y la Facultad de Medicina de Harvard, implica a coanoflagelados (también conocidos como “coanos”), los parientes vivos más cercanos de los animales. Estos organismos microscópicos unicelulares portan una larga cola o flagelo, tentáculos para atrapar alimento y son miembros de la comunidad de plancton del océano. Como nuestro pariente vivo más cercano, los coanos ofrecen una visión clave en la biología sobre su último ancestro común con los animales, un organismo unicelular o colonial que vivió y murió hace unos 650 millones de años.

“Los coanoflagelados evolucionaron poco después del origen de los animales y pueden ayudar a revelar la evolución de  los primeros”, dice la autora sénior Nicole King, profesora asociada en la UC Berkeley de biología molecular y celular.

Desde que empezara a estudiar los coanoflagelados como posdoctorada, King ha estado tratando de descubrir por qué algunos coanoflagelados pasan sus vidas como células aisladas, mientras que otros forman colonias. Tras años de vías muertas, King y el estudiante Richard Zuzow descubrieron por accidente una especie anteriormente desconocida de bacterias que estimula un coanoflagelado, Salpingoeca rosetta, para que forme colonias. Debido a que las bacterias abundaban en los océanos  cuando evolucionaron los primeros animales, el hallazgo de que las bacterias influyen en la formación de colonias de coanos significa que es plausible que las bacterias también ayudasen a estimular la pluricelularidad en los ancestros de los animales.

“Me sorprendería que las bacterias no tuviesen influencia en los orígenes de los animales, dado que la mayor parte dependen de las señales de las bacterias para alguna parte de su biología”, dice King. “La interacción entre las bacterias y los coanos que hemos descubierto es interesante por razones evolutivas, para comprender cómo interactúan las bacterias con otros organismos en los océanos y, potencialmente, descubrir mecanismos mediante los cuales nuestras bacterias comensales nos envían señales”.

Nadie está seguro de por qué los coanoflagelados forman colonias, dice una de las autoras principales del estudio, la becaria de posdoctorado de la UC Berkeley Rosanna Alegado. También puede ser una manera efectiva de aprovechar una abundante fuente de comida: en lugar de coanoflagelados aislados desplazándose en busca de bacterias de las que alimentarse, pueden formar una “Estrella de la Muerte” que se alimente de forma más eficiente de bacterias situándose en el centro de la fuente de alimento y se la coma.

Sean cuales sean las razones, las colonias de organismos unicelulares pueden haber abierto el camino hacia unos conglomerados multicelulares permanentes y, finalmente, hacia organismos que constan de distintos tipos de células especializadas para funciones específicas.

Secuenciando el genoma de los coanoflagelados

La búsqueda que ha llevado a cabo King desde hace 12 años del disparador del desarrollo de las colonias de coanoflagelados se reinició en 2005 cuando empezó a preparar cultivos de coanoflagelados S. rosetta para un proyecto de secuenciación del genoma. El secuenciado de otro coanoflagelado, el unicelular Monosiga brevicollis, dio algunas pistas sobre los orígenes animales, pero tenía que comparar su genoma con el de coanoflagelados que forman colonias.

Sorprendentemente, cuando Zuzow trató de aislar los coanoflagelados formadores de colonias añadiendo antibióticos a la placa de cultivo para matar a las bacterias residuales, pasaban cosas raras, comenta King.

“Cuando trató el cultivo con un cóctel de antibióticos, vio un estallido en la formación de colonias de rosetas”, dijo en referencia a las colonias en forma de pétalo de rosa que quedaron flotando en el medio de cultivo. “Cuando los trató con un cóctel de antibióticos distinto, aniquiló por completo la formación de colonias”.

Esta “observación bastante mundana, pero accidental” llevó a Zuzow y Alegado a investigar más y descubrir que solo especies específicas de bacterias dentro del cultivo estimulaban la formación de colonias. Cuando otras bacterias las superan en número, o cuando los antibióticos las aniquilan, se detiene la formación de colonias. Alegado identificó a las bacterias formadoras de colonias como la nueva especie, Algoriphagus machipongonensis. Aunque encontró que otras bacterias del género Algoriphagus también podían estimular la formación de colonias, otras bacterias como E. coli, común en los intestinos humanos, no pueden.

Trabajando junto a Jon Clardy de la Facultad de Medicina de Harvard, químico de productos naturales, los dos laboratorios identificaron una molécula – un ácido graso combinado con un lípido, al que llaman RIF-1 – que se sitúa sobre la superficie de la bacteria y que es el disparador del desarrollo de las colonias producido por las bacterias.

“Esta molécula puede estar delatando la presencia de bacterias”, dice Alegado. “Las bacterias se sitúan alrededor expulsando pequeñas burbujas de membrana, y si una de ellas tiene esta molécula, los coanoflagelados dicen todos de pronto, ‘¡Ajá, hay algunas bacterias por aquí cerca!’”.

La señal inicia un programa predeterminado en los coanoflagelados que lleva a la división celular y el desarrollo de las rosetas, apunta. La molécula RIF-1 es notablemente potente; los coanos detectar y responden a ella a unas densidades que son de una mil millonésima de la menor concentración de azúcar que pueden detectar los humanos en el agua.

“Estamos investigando esta molécula desde muchos frentes. ¿Cómo y por qué la crean las bacterias? ¿Cómo responden a ellas los coanoflagelados, y por qué?”, se pregunta King. Tanto ella como su equipo también están analizando el genoma de los coanoflagelados formadores de colonias y las bacterias que inducen esta formación, buscando pistas sobre su interacción.

King espera que esta inesperada señalización entre bacterias y coanoflagelados pueda arrojar alguna idea sobre otras formas en las que las bacterias influyen en la biología, particularmente en la de los intestinos.


Autor: Robert Sanders
Fecha Original: 24 de octubre de 2012
Enlace Original

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Comments (8)

  1. Hola,
    No se si el artículo me parece más interesante, desconcertante o indiferente. Me explico. Lo has comentado muy bien y se entiende genial la idea, pero no se si sea tan original como dice la autora y creo que, el descubrir que ciertas bacterias estimulan la formación de colonias de los coanos… no lleva a decir que las bacterias iniciaron la evolución de la vida pluricelular. Creo que está mal planteado el título, la idea a la que lleva o algo.

    En todo caso, si de verdad se demostrase que un antepasado de los coanos (no los propios coanos actuales) es nuestro primer antecesor pluricelular, las bacterias habrían ayudado a la formación de colonias (que de ahí a la forma pluricelular… va un trecho). Volvox también forma colonias y no se considera pluricelular y hay muchos otros organismos que forman colonias.

    En segundo lugar, y en todo caso, no iniciaron la evolución de la vida multicelular (eso pasaría durante y después por el propio proceso de la evolución, que no es un mecanismo ni una fuerza que se pueda empujar ni empezar). Si acaso iniciaron la formación de los primeros seres pluricelulares, punto.

    Y si nos ponemos a ver donde aparece por primera vez la evolución como proceso… yo me iría mucha mas atrás, cuando ni siquiera había vida como tal. La evolución bioquímica previa a la evolución viva (selección de la quiralidad y enantiómeros de las principales moléculas de la vida).

    No se si se han entendido mi idea/crítica. Solo quiero felicitar por la entrada pero criticar las conclusiones del trabajo y/o el título del post.

    Un saludo.

  2. reneco

    Bueno el paso de los organismos unicelulares a multicelulares tiene que haber sido el resultado de una simbiosis muy estrecha y cada vez mas compleja de diferentes simbiontes unicelulares que finalmente decantó en un organismo autopoiético ( que se crea así mismo ), uno se puede dar cuenta de esto, por ejemplo en los leucocitos como células móviles que se encuentran en la sangre que aparentan una independencia, pero que son parte del organismo y son creados por el mismo. El encontrar este salto en la evolución creo que es una imposibilidad, pues ocurrió en un pasado muy remoto y tiene que haber sido un proceso gradual hasta tener un éxito evolutivo

  3. Leo el artículo que, dicho sea de paso, siempre tiene algo interesante, alguna aportación y, aunque no sea perfecto el contenido…algo deja. Leo vuestras ideas volcadas en forma de comentarios y también, tienen su impronta que, de alguna manera, enriquece al artículo mismo.

    Muchas son las fases por las que tuvieron que pasar los elementos químicos que, junto a la materia prebiótica, dieron lugar, finalmente, al surgir de la Vida en nuestro Planeta, la Tierra. En la formación que finalmente podemos contemplar de la Tierra no intervinieron únicamente los procesos cósmicos. Los animales, las plantas y los microorganismos influyeron de manera decisiva en las estructuras planetarias durante el curso de la historia de nuestro Planeta. Sin ellos no exitiría una atmósfera con oxígeno, ni islas de coral, ni tierras fértiles, ni materias primas como el petróleo o el carbón. Claro que, como llegó o surgió la vida primera…sigue siendo un gran misterio que trabajamos para resolver pero, ¿podremos?.

    Por no saber, no sabemos siquiera si la vida ha podido existir desde siempre. Lo único que sabemos es que la vida terrestre no existió siempre, puesto que la propia Tierra no ha existido siempre, pero la vida puede haber existido desde mucho antes que la Tierra se formara, y haber llegado aquí por algún proceso de panspermia del que alguna vez se habló aquí, o, vaya usted a saber cómo.

    Incluso, por no saber, no sabemos de manera exacta y científica, de donde surgió nuestro Universo y qué pudo traer con él, ¿acaso ya traía la vida consigo y sólo tenía que pasar el tiempo necesario para poder desarrollarla? Otra pregunta es: Si existen otros universos, ¿habrá también vida en ellos? y ¿Cómo serán esas formas de vida? ¡Puestos a imaginar!

    Dentro de cada uno de nosotros existe un mensaje. Está escrito en un código antiguo, cuyos orígenes se pierden en la nebulosa de los tiempos. Descifrado, el mensaje contiene instrucciones para construir un ser humano. Nadie escribió el mensaje; madie inventó el código. Nacieron espontáneamente. Su diseñadora fue la propia Madre Naturaleza, trabajando sólo dentro del ámbito de sus leyes inmutables y aprovechando los caprichos del azar. Es un mensaje escrito con átomos encadenados y elaboradamente dispuestos para formar ADN, abreviatura de ese ácido que lleva un nombre tan raro (¿desoxirribonucleico?), sí, parece que ese es el nombre. Es la molécula más extraordinaria de la Tierra y, posiblemente, de otros muchos mundos de nuestra Galaxia y de otras muchas.

    Compartimos esta molécula mágica con casi todas las demás formas de vida en la Tierra (que sepamos de momento). De los hongos a las moscas, de las bacterias a los osos, los organismos están esculpidos de acuerdo con sus instrucciones de ADN respectivas. El ADN de cada individuo difiere del ADN de los demás individuos de la misma especie (con la excepción de los gemelos idénticos), y difiere aún más de los de otras especies. Pero la estructura esencial -la constitución química. de arquitectura de doble hélice- es universal.

    Por miles de millones de años, las bacterias (organismos unicelulares sin núcleo) fueron la única forma de vida celular en la Tierra. Luego, entre 1.6 a 2.1 mil millones años atrás, surgieron las células eucariotas. Estas células con núcleo anunciaron la evolución de la vida multicelular en la Tierra, incluyendo: las plantas, los insectos, los animales y los seres humanos.

    El ADN es inimaginablemente antiguo. existía casi con certeza hace tres mil quinientos millones de años. A su lado, la frase “tan viejo como las colinas” nos puede resultar muy ridícula. El ADN ya estaba aquí antes que cualquier colina sobreviviente en la Tierra. Nadie sabe cómo o dónde se formó la primera molécula de ADN. Algunos científicos especulan incluso con el hecho de que sea un invasor alienígena, quizá una molécula del planeta Marte o vaya usted a saber de dónde. En todo el Sistema solar, sin excepción, podría estar la fuente.

    Pero independientemente de como llegara a existir aquella primera hebra de ADN, nuestro propio ADN es muy probablemente un descendiente directo de aquella. Pues la cualidad crucial del ADN, la propiedad que lo singulariza entre otras moléculas orgánicas grandes, es su capacidad para replicarse. Dicho de una forma simple, el ADN se dedica a hacer más ADN, generación tras generación, manual de instrucciones tras manual de instrucciones, desplegándose a través de los tiempos desde los microbios hasta el hombre en una ininterrumpida cadena de copiados.

    Claro que, ningún proceso de “copiado” es idénticamente fiable y, surgen algunas variantes que impide que seámos todos copias de lo mismo. La Naturaleza amigos, ha introducido esa variante o principio de incertidumbre (¿a quién se parecerá al padre o la madre? Muchas veces se olvidan de los abuelos y de otros que están muy atrás en las generaciones de las que procedemos y que, de vez en cuando, tienen algo que decir. Y, a todo esto, no debemos olvidarnos de las mutaciones que, el azar, intoduce de vez en cuando (no siempre para peor, sino para todo lo contrario).

    Para muchos resulta difícil aceptar la idea de un manual de instrucciones que se escribe simplemente acumulando errores al azar. Podemos pensar, sin embargo, que la información del ADN humano es como si de una partitura sinfónica se tratara. Realmente es, una gran sinfonía, una poderosa obra orquestal escrita por la Naturaleza y que contiene, no centenares, sino miles de millones de músicos que perfectamente coordinados, llegan a tocar la música más bella jamás oída y sentida.

    De todas las maneras, en el árbol de la vida, construido a partir de comparaciones entre secuencias de nucleótidos de genes de diversos organismos, las plantas y los animales quedan reducidos a brotes en la punta de una sóla de las ramas. La mayor diversidad de la vida y, por extensión, la mayor parte de su historia, es microbiana. Antes de explorar las rocas precámbricas en busca de rastros de las formas primeras de vida, conviene conocer algunas cosas acerca de las bacterias y las arqueas, los diminutos arquitectos de los ecosistemas terrestres.

    Cuando hablamos de la Vida, si los animales son la guinda de la Evolución, las Bacterias son el Pastel. Nadie presta la debida atención a lo importante que son estos “bichitos” para el Planeta y para nosotros que, sin ellos, no podríamos estar aquí. Si nos metemos en las profundidades de “sus mundos” quedaríamos fascinados por las maravillas que, tan minúsculos “seres” pueden llegar a conseguir en ámbitos extremos e increíblemente difíciles de imaginar.

    Podríamos estar hablando de este tema un siglo y, cuanto más profundicemos en el tema, más asombrados y maravillados estaremos de lo mucho que, esos “animalitos” han hecho por nosotros y por la atmósfera del planeta.

    Nosotros, para no ir más lejos, nuestros cuerpos en seco, tienen un diez por ciento de su masa de bacterias y, no digamos de las funciones que en nosotros desarrollan las mitocondrias que, nos dan la energía que necesitamos y, sobre todo, en el cerebro.

    En fin, que todo esto conlleva una complejidad que nos sobrepasa y, poco a poco, vamos llegando a comprender que…¡no somos tan importantes! otros seres vivos que llegaron antes que nosotros hicieron posible nuestra presencia aquí.

  4. Puedo estar seguro de la certeza que me expone Emilio.

  5. Un interesante artículo que sugiere una de las posibles claves del paso de la unicelularidad a la multicelularidad. Saludos:
    Alejandro Álvarez

  6. Dr. Chief Seattle

    Todo está conectado… xD

    Y sí, la idea me parece muy plausible. El artículo sugiere que mecanismos similares a los que estimulan la formación de colonias, llevándolos un poco más lejos, hacen que la colonia sea permanente. Quedan muchas piezas, pero el organismo multicelular ya está montado.

  7. La verdad y simple de todo esto es que el mundo es muy extenso que hay ideas de todo tipo de pensamientos siempre habrán ideologias encontradas lo cierto es que el trabajo que se esta desarrollando para descubrir cuanto se pueda es mucho y aun así falta mas por descubrir pero esta muy interesante el articulo.

  8. Eureko

    La física moderna está encontrándose con severos problemas en su avance hacia un conocimiento más profundo de la misma. Deben desbloquear sus mentes, les falta un enfoque nuevo que permita direccionar bien la materia. No hay nada mejor para desbloquear la mente que una buena pelada de la banana, la descarga de endorfinas hace que veas como los fotones se ralentizan, ya lo decía Tesla ” el plátano en la mano después de un esfuerzo mental en vano”.

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