Tras el rastro del organismo unicelular ancestral

L os científicos que analizan los genomas de los microbios creen haber reconstruido el acontecimiento fundamental que originó el organismo unicelular del que descienden todos los animales y plantas, incluyendo a los humanos. El ensayo consiste en la fusión de dos células bacterianas primitivas en una eucariota (con núcleo) el tipo de célula que se encuentra en todos los organismos pluricelulares. James A. Lake, biólogo de la Universidad de California en Los Ángeles (EE UU), dice que ha invertido cuatro años en la creación del programa informático que ha permitido el análisis, publicado en la revista Nature.

William Martin, experto en el origen de la vida de la Universidad de Düsseldorf (Alemania), describe el trabajo del equipo de Lake como una contribución capital al estudio de la evolución primitiva. "Han abierto una nueva vía de trabajo para que matemáticos y biólogos realicen gráficos más realistas sobre la historia de la vida", dice.

Todas las criaturas vivientes forman parte de un único árbol de la vida

Dado que todas las criaturas vivientes forman parte de un único árbol de la vida, en principio debería ser posible rastrear su ascendencia desde la propia raíz del árbol, la primera célula, presumiblemente originaria de toda la vida. En 1977, poco después de que se dispusiera de las primeras secuencias genéticas del ADN, Carl R. Woese, de la Universidad de Illinois (EE UU), demostró que toda la vida se originó a partir de tres tipos básicos de célula: eucariotas, bacterias y arqueas, esta última una clase de bacteria hallada en géiseres y alrededor de grietas volcánicas en el fondo del océano. Los tres reinos celulares de Woese se han convertido en la teoría oficial, aunque no queda del todo claro cómo evolucionaron los tres a partir de la primera célula. "El origen sigue siendo confuso", dice este científico.

Desde aquel trabajo han aparecido muchas más secuencias de ADN, incluyendo genomas completos. Los genomas deberían permitir a los biólogos dibujar árboles mucho más precisos que los basados en un único gen, como el de Woese. Pero existe un hecho complejo que ha confundido a los programas informáticos de creación de árboles. En los primeros estadios de la vida, los genomas aparentemente se fusionaron unos con otros. Por ejemplo, hubo un tiempo en que las mitocondrias, órganos celulares productores de energía, eran bacterias libres que fueron devoradas por la primera célula eucariota. Los programas son aptos para reconstruir árboles evolutivos estándar con un tronco y varias ramas, pero son incapaces de funcionar con eventos inusuales, como fusionar dos ramas del árbol.

Aparentemente, el nuevo programa de Lake puede desglosar la fusión de dos genomas. Aplicándolo a los de microbios de los tres reinos woesianos, Lake y María Rivera descubrieron que las eucariotas se formaron a partir de la unión de una primitiva bacteria fotosintética con una arqueobacteria. Supuestamente, se trata del mismo evento en el que fueron capturadas las mitocondrias, de modo que la conclusión de Lake no es sorprendente. Pero, al parecer, es la primera vez que se reconstruye la fusión temporal mediante computación genómica, un resultado que incrementaría la posibilidad de futuros análisis.

El hallazgo de Lake también demuestra que los tres reinos woesianos no pertenecen a la misma categoría, como se considera a menudo. Según su análisis, la bacteria y la arqueobacteria debieron de existir primero y probablemente eran descendientes de la primera célula, y las eucariotas se desarrollaron posteriormente. Los descubrimientos encajan con las pruebas fósiles, ya que las primeras células bacterianas tienen 3.800 millones de años y las primeras células eucariotas conocidas aparecen mucho más tarde, en rocas que datan de hace 1.400 millones de años. Igual que la vida parece haberse desarrollado sobre la Tierra una sola vez, la creación de la célula eucariota también es, aparentemente, un acontecimiento aislado.

Muchos expertos tienen la teoría de que todas las mitocondrias del lejano reino de las criaturas eucariotas provienen de un único antecesor. Lake dice que, hasta ahora, su análisis apuntaba a una fusión, pero no excluía la posibilidad de más. Tras haber identificado alguno de los genes de dicha fusión, espera calcular la fecha en la que se produjo.

El campo de la evolución se ha vuelto muy activo, con nuevas herramientas informáticas y un torrente de datos de secuenciación de ADN. También es bastante controvertido y se producen fieras discusiones alrededor de casi todos los aspectos de la compleja arquitectura de las células eucariotas, como por ejemplo, de dónde procede su núcleo, el compartimento de ADN que las distingue de las bacterias, y si fue la célula eucariota la que capturó a la mitocondria o la mitocondria la que invadió y se hizo cargo de su huésped eucariótico.

Woese consideraba que las tres clases de células se desarrollaron independientemente y en momentos distintos a partir de un antecesor universal, que podría haber sido un amplio grupo de genes y no necesariamente una célula. Es improbable que el ancestro universal haya sobrevivido hasta hace 1.400 millones de años, la edad de las eucariotas más antiguas conocidas, pero Woese cree que los eucariotas existían ya mucho antes.