Una única mutación pudo haber generado la vida pluricelular

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Artículo publicado por Nathaniel Scharping el 12 de enero de 2016 en Discover Magazine

Hace millones de años tuvo lugar un importante cambio – o error – en el ADN de nuestros ancestros, y puede explicar por qué estamos hoy aquí.

La vida, hace mucho tiempo, consistía en organismos unicelulares nadando en el mar primordial, pero en algún momento las células empezaron a unirse para crear entidades con dos, diez, y finalmente millones de células. Esto llevó al surgimiento de organismos que contenían distintos tipos de células, lo cual allanó el camino para la creación de tejidos y órganos, y finalmente la vida tal como la conocemos.

Ahora, investigadores de la Universidad de Oregon, dicen que han seguido las trazas de los pasos de la evolución, a través del árbol filogenético, y señalan una única mutación que creen que facilitó la transición de la vida unicelular a los organismos pluricelulares.

Mitosis In A Lymphoma Cell

Mitosis en una célula de linfoma Crédito: Ed Uthman

Una larga división

Los investigadores se centraron en una parte importante de la división celular, la mitosis, durante la cual se crean dos células hijas a través de la división celular y se colocan con una orientación adecuada dentro del tejido. Las estructuras de las proteínas, conocidas como husos mitóticos, son clave para este proceso, debido a que alinean las células hijas con los marcadores de proteínas de la pared celular.

Cuando el huso no está orientado adecuadamente, puede dar como resultado un tejido mal formado o cáncer. En muchos animales, una antigua proteína controla la orientación del huso para asegurar que acaba en la posición correcta. Si los investigadores descubren cuándo estas antiguas proteínas evolucionaron la capacidad de posicionar los husos, según su razonamiento, podrían señalar el origen de la vida pluricelular.

Parientes unicelulares

Los investigadores empezaron su detectivesco trabajo estudiando un tipo de organismo unicelular conocido como coanoflagelados, que también resultan ser los parientes vivos unicelulares más cercanos a los animales. Los coanoflagelados viven en agua marina y usan su cola, conocida como flagelo, para moverse por el entorno y buscar comida.

Aunque cada coanoflagelado es unicelular, a menudo se organizan en grupos para formar una colonia pluricelular para alimentarse de cierta tipo de comida. Múltiples células trabajando juntas para completar una tarea es, básicamente, la definición de cómo funcionan nuestros órganos actuales. Por tanto, los investigadores propusieron la teoría de que debíeron tener un cambio genético en algún momento que les permitía reconocer células aisladas y unirse entre sí. Para localizar este punto de inflexión, los investigadores tuvieron que realizar un viaje en el tiempo molecular.

Evolución a la inversa

Los investigadores usaron una técnica conocida como reconstrucción de proteínas ancestrales, que combina la secuenciación genética con los algoritmos de ordenador para mirar millones de años en el pasado. La técnica invierte la evolución y, gradualmente, afina las mutaciones hasta un ancestro común. Trabajando con una cadena de más de 40 organismos, pudieron discernir cuándo tuvieron lugar algunas mutaciones clave. Más importante aún, la técnica les permitió crear células con el mismo ADN. Con la ayuda de estas células “resucitadas”, identificaron una única mutación que cambió la forma en que funcionaban ciertas proteínas. Publican sus conclusiones en la revista de libre acceso eLIFE.

En lugar de trabajar como enzimas, que catalizan reacciones dentro de la célula, las proteínas alteradas se convierten en lo que conocemos como un dominio de interacción. En otras palabras, las proteínas podrían comunicarse con, y vincularse a, otras proteínas, lo que supone una importante habilidad para las células que quieren trabajar juntas en lugar de ir por libre. En la actualidad, este dominio de proteínas es clave y está presente en todos los genomas animales, y se pone en marcha cada vez que una célula se divide, algo que sucede millones de veces al día.

“Esta mutación es un pequeño cambio que alteró drásticamente la función de la proteína, permitiéndole realizar una tarea completamente distinta”, explica Ken Prehoda, coautor del estudio y bioquímico en la Universidad de Oregon. “Se puede decir que a los animales realmente les gustan estas proteínas, debido a que hay unas 70 dentro de nosotros”.

Los hallazgos del equipo también derivaron en una nueva pista sobre el cáncer y otras enfermedades. Las células cancerosas, según explica Prehoda, básicamente son lobos solitarios que decidieron dejar de comunicarse con las células de su cuerpo y empezaron a comportarse incorrectamente. Comprender cómo se comunican entre sí las células podría llevarnos a comprender por qué dejan de hacerlo.

A veces, un pequeño cambio puede suponer una consecuencia enorme.

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