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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

La evolución del todos para uno

Multicelulares - Quilo de Ciencia Podcast - Cienciaes.com

No parece difícil que surjan seres multicelulares

Para mí, una de las cuestiones más interesantes de la ciencia es la de si, en tanto que seres inteligentes, estamos o no solos en el universo. La respuesta a esta pregunta no solo depende del conocimiento del número de estrellas y planetas que existan, sino también de la probabilidad de que en un planeta adecuado para la vida, esta se desarrolle, y de la facilidad con que, una vez desarrolladas las primeras células, estas colaboren y formen organismos multicelulares, como nosotros, los únicos capaces de desarrollar inteligencia y de comunicarse con otros.

La ciencia todavía no ha podido descubrir cómo surge la vida, pero sí está respondiendo a la pregunta de cómo surgen los organismos multicelulares y cómo estos organismos consiguen que las células que los forman ejerzan las diferentes funciones necesarias para su supervivencia. Un importante avance al respecto ha sido publicado esta misma semana en la revista Proceedings de la Academia de Ciencias de los EE.UU.

Los autores de este estudio se propusieron averiguar si bajo unas condiciones de selección evolutivas concretas podrían surgir seres multicelulares a partir de seres unicelulares. Si esto sucedía, querría decir que la generación de seres multicelulares no es demasiado difícil. Si, por el contrario, esto no sucedía implicaría que la generación de seres pluricelulares no resultó tan fácil a lo largo de la evolución, aunque finalmente sucediera, ya que estamos aquí.

EVOLUCIÓN POR SEDIMENTACIÓN

Para averiguar esto, los investigadores utilizaron un organismo muy conocido: la levadura de la cerveza. Este microorganismo unicelular es fácil de crecer en el laboratorio y se reproduce rápidamente, por lo que en poco tiempo obtenemos muchas generaciones, lo que permite seguir su evolución en tiempo real.

Puesto que un organismo pluricelular está compuesto de muchas células, los investigadores supusieron que el primer paso en la generación de estos organismos era la formación de grupos de células a partir de células individuales genéticamente idénticas. Esta identidad genética evitaría el conflicto de intereses reproductivos, ya que la reproducción de solo algunas células del grupo permitiría la propagación a la siguiente generación de los genes comunes a todas ellas, que es lo que sucede también hoy con organismos como nosotros mismos. Solo unas pocas de nuestras células se reproducen: las células germinales. El resto de las células de nuestro cuerpo no se reproducen y mueren irremisiblemente.

Para intentar generar grupos de células mediante el proceso de evolución por selección, similar al que sucede en la Naturaleza, los investigadores hicieron crecer las levaduras flotando en tubos con medio nutritivo líquido. Tras agitar el tubo y dejarlo reposar por unos minutos, los investigadores extraían las células que más rápidamente habían llegado al fondo por acción de la gravedad y las volvían a dejar crecer en otro tubo con medio líquido, al que agitaban de nuevo y dejaban sedimentar por unos minutos, tras lo cual volvían a extraer las células que primero habían llegado al fondo… Esta operación fue repetida 60 veces.

Los investigadores supusieron que las células que primero llegarían al fondo serían las que se habrían agrupado entre sí, por lo que sedimentarían antes que las células sueltas. Generación tras generación, los grupos de células se irían haciendo más grandes. En efecto, así fue. Las células de levadura, seleccionadas de esta forma, formaban grupos de docenas de células, de formas similares (vistos al microscopio) a las de los copos de nieve. Los grupos provenían de células idénticas, que se habían dividido a partir de una original, pero que no habían llegado a separarse.

MUERTE PARA MÁS VIDA

Pero una cosa es que las células se agreguen, y otra que se comporten como si fueran un solo organismo. Para que así sea, la selección natural debe operar sobre el grupo en su conjunto y no sobre las células individuales, al igual que opera sobre los animales o las plantas pluricelulares. Para que esto sea así, los organismos deben reproducirse en su globalidad, no célula a célula. Y esto es también lo que sucedió con esos grupos de levaduras. Los grupos se reproducían por fragmentación en dos grupos más pequeños, uno de los cuales, el grupo “hijo” poseía una talla menor que el grupo “madre”. Los grupos solo se reproducían cuando alcanzaban una talla mínima, lo que indicaba que, tras la reproducción, los nuevos grupos se encontraban en un estado juvenil que debían superar para llegar al estado adulto y poder reproducirse de nuevo.

Además de la reproducción, otra de las características de los organismos multicelulares es la división de funciones entre las células que los forman, la cual también se observó en estos grupos de levaduras, y de forma particularmente dramática. Los investigadores observaron que algunas de las células del grupo se suicidaban mediante el proceso de muerte celular programada (también llamado apoptosis), lo que permitía que las células unidas a ellas se soltaran, es decir, la muerte de esas células estaba íntimamente ligada a la capacidad del grupo para dividirse en dos y reproducirse. Así pues, la función de algunas células del grupo era sacrificarse por el bien común, lo que permitía la reproducción de sus compañeras genéticamente idénticas.

Estos estudios demuestran de una manera muy gráfica que la aparición de los organismos multicelulares no es demasiado difícil, lo que sugiere que en otros planetas en los que pueda desarrollarse la vida su desarrollo será también probable. Son buenas noticias para quienes deseen pensar que no estamos solos en la inmensidad del universo.

OBRAS DE JORGE LABORDA.

Una Luna, una civilización. Por qué la Luna nos dice que estamos solos en el Universo

One Moon one civilization why the Moon tells us we are alone in the universe

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