Investigadores españoles revelan el origen de la vida compleja en la Tierra

Hace apenas unos días, ABC publicaba el impresionante hallazgo de que muchas de las enfermedades que sufrimos en la actualidad son causadas por los genes que todos heredamos del primer ser complejo que surgió en la Tierra hace más de 1.500 millones de años, la primera célula eucariota, conocida como LECA (Last Eukaryotic Common Ancestor). A no confundir con LUCA, el último antepasado común de todos los seres vivientes, que es mucho más antiguo y que, hace alrededor de 4.000 millones de años, fue el primer ser vivo del planeta.Y ahora, un equipo de científicos dirigido por Toni Gabaldón, investigador de la Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados (ICREA) en el Instituto de Investigación Biomédica (IRB) en Barcelona y el Centro Nacional de Supercomputación de Barcelona (BSC-CNS), acaban de desvelar en 'Nature' cómo surgió LECA, aquella primera célula eucariota. Su aparición fue, sin duda, y después del surgimiento de la propia vida , la mayor revolución biológica en toda la historia del planeta. Y a ella le debemos nuestra existencia todos los animales, plantas, hongos y protistas que hoy poblamos esta pequeña 'canica azul'. Pero veamos.Noticia relacionada general No No Descubren que el ancestro común de toda la vida compleja esconde la cura a nuestras enfermedades José Manuel NievesHace unos 4.000 millones de años, los mares primitivos de una Tierra joven y violenta fueron testigos del surgimiento de la vida. Después, y durante la friolera de 2.000 millones de años, esa vida se mantuvo anclada en su forma más espartana y diminuta: las células procariotas. Eran, en esencia, bacterias y arqueas, rudimentarias bolsas microscópicas en las que el material genético flotaba libremente, sin un núcleo que lo protegiera ni compartimentos internos que dividieran el arduo trabajo celular.La ilustración recrea la idea de la herencia genética procedente de múltiples socios procariotas. Laura FraileEl misterio de la vida complejaSin embargo, en algún momento entre hace 1.500 y 1.800 millones de años , el guión evolutivo dio un giro espectacular y surgieron las células eucariotas. Fue un salto colosal, como pasar de repente de vivir a la intemperie en una tienda de campaña a construir, de la nada, una inmensa ciudad amurallada. De pronto, la célula exhibía un robusto núcleo acorazado para salvaguardar su valioso ADN, así como formidables 'fábricas' generadoras de energía, las mitocondrias, y también una compleja red de 'autopistas' para el transporte interno y un vigoroso citoesqueleto que le confería estructura y movilidad.El salto de procariota a eucariota fue como pasar de habitar una modesta tienda de campaña a construir una inmensa y tecnificada ciudad amurallada¿Pero cómo se produjo exactamente ese salto gigantesco? Durante mucho tiempo, la ciencia anduvo a ciegas, atascada en el misterio, hasta que la brillante y rebelde bióloga estadounidense Lynn Margulis propuso una idea que en su día bordeó la herejía científica: la vida compleja no surgió únicamente gracias a la competencia despiadada entre organismos, sino a través de la cooperación. Su teoría 'endosimbiótica seriada' afirmaba, en efecto, que aquellos primeros organismos complejos nacieron cuando, simplemente, un microbio devoró a otro más pequeño y, en lugar de digerirlo, empezó a colaborar íntimamente con él. Según Margulis, aquel humilde inquilino engullido terminó convirtiéndose, con el paso de los eones, en las actuales mitocondrias.El tiempo y la genética le dieron la razón a Margulis. El hecho de que nuestras mitocondrias conserven hoy en día su propio ADN bacteriano es la prueba irrefutable de ello. Desde entonces, los libros de texto se apresuraron a fijar un nuevo dogma biológico: el origen de la complejidad fue un afortunado, rápido y solitario 'baile' entre un microorganismo anfitrión (una arquea) y una bacteria invitada. Fin de la historia.¿Fin de la historia? Ni mucho menos. Más bien, aquello fue solo el principio.Recreación de un tapete microbiano complejo que sostiene el origen de los primeros eucariotas. Laura FraileUna alianza entre muchosAhora, en efecto, un monumental trabajo de investigación liderado por científicos españoles ha añadido nuevos y apasionantes capítulos a la versión de Margulis. En su artículo de 'Nature', Toni Gabaldón y sus colegas Moisès Bernabeu, Saioa Manzano-Morales y Marina Marcet-Houben, acaban de demostrar que el origen del tipo de células complejas de las que estamos hechos (las eucariotas) no fue un encuentro fortuito, sino una prolongada y concurrida alianza entre microbios. Muchos microbios diferentes.Para desentrañar el proceso, los científicos españoles llevaron a cabo lo que podríamos llamar un largo y complejo trabajo de 'arqueología molecular computacional'. Es decir, aprovechando la enorme potencia de cálculo del superordenador español MareNostrum 5, Gabaldón y su equipo lograron 'bucear' en la herencia genética actual para buscar ecos microscópicos de hace miles de millones de años. Así, y después de cinco largos años de investigación y modelado matemático, una nueva imagen empezó a tomar forma. Y fue una absoluta sorpresa.Aquel romance de dos microbios fue, en realidad, una multitudinaria y compleja alianza biológica que se prolongó durante cientos de millones de añosY es que la historia que contábamos estaba incompleta, porque había muchos más actores de los que creíamos sobre aquel escenario primigenio. Resulta que la irrupción de la famosa mitocondria no fue el 'acto inaugural' de la vida compleja, sino más bien el apoteósico 'acto final' de una obra coral. O dicho de otro modo, mucho antes de que ese vital generador de energía entrase para siempre en nuestro linaje, la arquea hospedadora original vivía inmersa en lo que los científicos llaman 'tapetes microbianos'. Ecosistemas que eran como bloques de pisos microscópicos, densas comunidades estratificadas donde infinidad de bacterias diferentes convivían pared con pared.Y fue allí, en ese vibrante y abarrotado caldo de cultivo, donde nuestra célula ancestral comenzó a 'intimar' con otras estirpes bacterianas, y a integrarlas lentamente. De manera fluida y casi coreografiada, de hecho, estas nuevas compañeras fueron cediendo capacidades fundamentales que hoy consideramos puramente nuestras.La historia se complicaPrimero, los análisis del IRB y el BSC detectaron la antiquísima huella de un grupo celular llamado Planctomycetota . Estas peculiares bacterias, verdaderas rarezas estructurales en su época, donaron generosamente a nuestro ancestro todo el 'manual de instrucciones' genético necesario para ensamblar un citoesqueleto interno, lo que le permitió tanto moverse como cambiar de forma. Después, otra vetusta familia de microbios, las Myxococcota , se unieron al esfuerzo colectivo entregando de golpe la sofisticada maquinaria metabólica indispensable para la síntesis de lípidos y la creación de membranas flexibles.Solo entonces, cuando todo este dilatado proceso de maduración arquitectónica hubo concluido, las bacterias que darían lugar a las mitocondrias hicieron su triunfal entrada para inundar de energía la nueva y flamante metrópolis celular.Unos inesperados y antiguos virus gigantes actuaron como auténticos 'taxis' genéticos, transportando maquinaria vital entre diferentes especiesPero el estudio revela otra sorpresa. ¿Cómo consiguieron aquellos organismos 'pasarse' los genes unos a otros con tanta eficacia? Según el estudio, gracias a la ayuda de unos enormes y antiguos virus oportunistas, los conocidos como 'virus gigantes' ( Nucleocytoviricota ). Durante su trabajo, los investigadores constataron que estos inmensos patógenos actuaron como una suerte de 'vehículos de reparto'. Al infectar repetidamente a los microbios primigenios, los virus gigantes arrancaban piezas clave de ADN de unos organismos y los insertaban accidentalmente en otros, catalizando así un febril intercambio de información que terminó por esculpir la complejidad celular.Toni Gabaldón recurre a una analogía para explicar por qué este salto nos había parecido hasta ahora tan incomprensible. «Es un poco como cuando comparamos las aves actuales con sus parientes más cercanos, los cocodrilos», reflexiona el investigador. Al observarlos hoy, parece imposible que unos desciendan de los parientes de los otros, como si en medio faltara un enorme eslabón. «Sabemos -prosigue Gabaldón- que ha habido pasos intermedios, que existieron dinosaurios con plumas, pero si no tuviéramos sus fósiles nos parecería una ilusión o un salto vacío, causado por las extinciones masivas». De igual modo, los híbridos a medio camino entre bacterias y células complejas existieron y prosperaron, pero el implacable reloj evolutivo borró sus restos de la faz de la Tierra, dejándonos únicamente el 'testamento' de sus genes.Un trabajo ejemplarLas reacciones ante este monumental trabajo español no se han hecho esperar. Colegas de profesión y expertos en biología evolutiva de la Universidad de Utrecht, como Berend Snel, han calificado el estudio como «un cambio de paradigma monumental que nos empuja, de manera irrefutable, a reescribir los libros de texto sobre la historia de la vida». Por su parte, investigadoras pioneras en el origen eucariota como Purificación López-García han destacado que reconstruir el pasado con esta apabullante nitidez algorítmica «cierra al fin las grandes y polémicas lagunas sobre cómo se orquestó nuestra propia existencia».Todos los genomas preservan las huellas de su historia. Entender estas antiguas alianzas nos ayuda a responder qué somos y de dónde venimos«Todos los genomas - concluye Gabaldón- preservan rastros de su historia. Y en el caso de los eucariotas, esos rastros nos hablan de antiguas alianzas entre diferentes microorganismos. Entenderlas nos ayuda a responder a una pregunta muy profunda: qué somos y de dónde venimos».Y es cierto. Rara vez somos conscientes de ello al mirarnos en el espejo por las mañanas. Pero cada latido de nuestro corazón, cada pensamiento fugaz y cada respiración profunda son el testimonio vivo y triunfante de un extraordinario pacto de paz. Un acuerdo forjado a fuego lento por bacterias asediadas y virus ciegos en el fango inmemorial de una Tierra que, hace miles de millones de años, ni siquiera había empezado a soñar con nosotros.