Tras el rastro del organismo unicelular ancestral

L os cient¨ªficos que analizan los genomas de los microbios creen haber reconstruido el acontecimiento fundamental que origin¨® el organismo unicelular del que descienden todos los animales y plantas, incluyendo a los humanos. El ensayo consiste en la fusi¨®n de dos c¨¦lulas bacterianas primitivas en una eucariota (con n¨²cleo) el tipo de c¨¦lula que se encuentra en todos los organismos pluricelulares. James A. Lake, bi¨®logo de la Universidad de California en Los ?ngeles (EE UU), dice que ha invertido cuatro a?os en la creaci¨®n del programa inform¨¢tico que ha permitido el an¨¢lisis, publicado en la revista Nature.

William Martin, experto en el origen de la vida de la Universidad de D¨¹sseldorf (Alemania), describe el trabajo del equipo de Lake como una contribuci¨®n capital al estudio de la evoluci¨®n primitiva. "Han abierto una nueva v¨ªa de trabajo para que matem¨¢ticos y bi¨®logos realicen gr¨¢ficos m¨¢s realistas sobre la historia de la vida", dice.

Todas las criaturas vivientes forman parte de un ¨²nico ¨¢rbol de la vida

Dado que todas las criaturas vivientes forman parte de un ¨²nico ¨¢rbol de la vida, en principio deber¨ªa ser posible rastrear su ascendencia desde la propia ra¨ªz del ¨¢rbol, la primera c¨¦lula, presumiblemente originaria de toda la vida. En 1977, poco despu¨¦s de que se dispusiera de las primeras secuencias gen¨¦ticas del ADN, Carl R. Woese, de la Universidad de Illinois (EE UU), demostr¨® que toda la vida se origin¨® a partir de tres tipos b¨¢sicos de c¨¦lula: eucariotas, bacterias y arqueas, esta ¨²ltima una clase de bacteria hallada en g¨¦iseres y alrededor de grietas volc¨¢nicas en el fondo del oc¨¦ano. Los tres reinos celulares de Woese se han convertido en la teor¨ªa oficial, aunque no queda del todo claro c¨®mo evolucionaron los tres a partir de la primera c¨¦lula. "El origen sigue siendo confuso", dice este cient¨ªfico.

Desde aquel trabajo han aparecido muchas m¨¢s secuencias de ADN, incluyendo genomas completos. Los genomas deber¨ªan permitir a los bi¨®logos dibujar ¨¢rboles mucho m¨¢s precisos que los basados en un ¨²nico gen, como el de Woese. Pero existe un hecho complejo que ha confundido a los programas inform¨¢ticos de creaci¨®n de ¨¢rboles. En los primeros estadios de la vida, los genomas aparentemente se fusionaron unos con otros. Por ejemplo, hubo un tiempo en que las mitocondrias, ¨®rganos celulares productores de energ¨ªa, eran bacterias libres que fueron devoradas por la primera c¨¦lula eucariota. Los programas son aptos para reconstruir ¨¢rboles evolutivos est¨¢ndar con un tronco y varias ramas, pero son incapaces de funcionar con eventos inusuales, como fusionar dos ramas del ¨¢rbol.

Aparentemente, el nuevo programa de Lake puede desglosar la fusi¨®n de dos genomas. Aplic¨¢ndolo a los de microbios de los tres reinos woesianos, Lake y Mar¨ªa Rivera descubrieron que las eucariotas se formaron a partir de la uni¨®n de una primitiva bacteria fotosint¨¦tica con una arqueobacteria. Supuestamente, se trata del mismo evento en el que fueron capturadas las mitocondrias, de modo que la conclusi¨®n de Lake no es sorprendente. Pero, al parecer, es la primera vez que se reconstruye la fusi¨®n temporal mediante computaci¨®n gen¨®mica, un resultado que incrementar¨ªa la posibilidad de futuros an¨¢lisis.

El hallazgo de Lake tambi¨¦n demuestra que los tres reinos woesianos no pertenecen a la misma categor¨ªa, como se considera a menudo. Seg¨²n su an¨¢lisis, la bacteria y la arqueobacteria debieron de existir primero y probablemente eran descendientes de la primera c¨¦lula, y las eucariotas se desarrollaron posteriormente. Los descubrimientos encajan con las pruebas f¨®siles, ya que las primeras c¨¦lulas bacterianas tienen 3.800 millones de a?os y las primeras c¨¦lulas eucariotas conocidas aparecen mucho m¨¢s tarde, en rocas que datan de hace 1.400 millones de a?os. Igual que la vida parece haberse desarrollado sobre la Tierra una sola vez, la creaci¨®n de la c¨¦lula eucariota tambi¨¦n es, aparentemente, un acontecimiento aislado.

Muchos expertos tienen la teor¨ªa de que todas las mitocondrias del lejano reino de las criaturas eucariotas provienen de un ¨²nico antecesor. Lake dice que, hasta ahora, su an¨¢lisis apuntaba a una fusi¨®n, pero no exclu¨ªa la posibilidad de m¨¢s. Tras haber identificado alguno de los genes de dicha fusi¨®n, espera calcular la fecha en la que se produjo.

El campo de la evoluci¨®n se ha vuelto muy activo, con nuevas herramientas inform¨¢ticas y un torrente de datos de secuenciaci¨®n de ADN. Tambi¨¦n es bastante controvertido y se producen fieras discusiones alrededor de casi todos los aspectos de la compleja arquitectura de las c¨¦lulas eucariotas, como por ejemplo, de d¨®nde procede su n¨²cleo, el compartimento de ADN que las distingue de las bacterias, y si fue la c¨¦lula eucariota la que captur¨® a la mitocondria o la mitocondria la que invadi¨® y se hizo cargo de su hu¨¦sped eucari¨®tico.

Woese consideraba que las tres clases de c¨¦lulas se desarrollaron independientemente y en momentos distintos a partir de un antecesor universal, que podr¨ªa haber sido un amplio grupo de genes y no necesariamente una c¨¦lula. Es improbable que el ancestro universal haya sobrevivido hasta hace 1.400 millones de a?os, la edad de las eucariotas m¨¢s antiguas conocidas, pero Woese cree que los eucariotas exist¨ªan ya mucho antes.