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Un grupo de biólogos ha descubierto un organismo unicelular primitivo que forma un grupo de células con sorprendentes similitudes con un embrión animal cuando se reproduce. Esto indica que el desarrollo embrionario podría haber existido mucho antes de la aparición de los primeros animales, lo que proporciona una posible respuesta a la famosa paradoja del huevo y la gallina: el huevo, por tanto, habría aparecido primero, según este descubrimiento.
La evolución de organismos multicelulares a partir de organismos unicelulares constituye un paso importante en la historia de la vida en la Tierra. Los organismos multicelulares han desarrollado capacidades altamente especializadas que les permiten florecer a partir de una sola célula (el óvulo) para formar un organismo completo y complejo. Esto incluye la generación de diferentes tipos de células, la formación de tejidos tridimensionales y el establecimiento de un modelo preciso para la estructuración del cuerpo.
Durante la embriogénesis en los animales, tienen lugar varios procesos que siguen un orden cronológico muy preciso, en particular la escisión (las células se dividen rápidamente, pero no crecen), el establecimiento del eje embrionario, la activación del genoma cigótico y la organización espacial de las capas. de células germinales que formarán los diferentes órganos y partes del cuerpo.
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Esta secuencia es común a todas las especies animales y podría remontarse a un periodo anterior a su aparición. Los estudios paleontológicos han demostrado que los fósiles de organismos unicelulares que datan de hace más de 600 millones de años tienen características morfológicas similares a las de los embriones animales. Por tanto, se ha sugerido que estos grupos constituyen las cepas unicelulares de todos los animales. Sin embargo, esta hipótesis es objeto de debate y la transición de organismos multicelulares a organismos unicelulares sigue siendo en gran medida desconocida.
Un nuevo estudio de la Universidad de Ginebra y la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) sugiere que las ictiosporeas, organismos unicelulares primitivos que se encuentran en los sedimentos marinos, podrían ser excelentes modelos para estudiar esta transición. Aunque no están categorizados como animales, tienen muchas similitudes con los animales.
Una célula de la ictiospora. C. perkinsii mostrando distintos signos de polaridad, con una clara localización del núcleo antes de la primera escisión. Los microtúbulos se muestran en magenta, el ADN en azul y la envoltura nuclear en amarillo. © DudinLab
Sorprendentes similitudes con embriones animales
El nuevo equipo de estudio se centró en
Chromosphaera perkinsiiuna ictiosporea descubierta en 2017 en sedimentos marinos alrededor del archipiélago hawaiano. Los registros paleontológicos han demostrado que estos organismos aparecieron hace más de mil millones de años, mucho antes de la aparición de los primeros animales.
Al estudiar el ciclo de vida de C. perkinsiilos investigadores descubrieron que una vez que alcanzaban su tamaño máximo, las células madre se dividían activamente, pero sin crecer más. Es decir, sufren mitosis asociada a la escisión, proceso conocido como palintomía en embriones animales. “ Este hallazgo sugiere que C. perkinsii prolifera a través de un modo de desarrollo palintómico, destacando la amplia gama de diversidad celular y de desarrollo dentro de la Ichtiospora. », explican en su documento, publicado en la revista Naturaleza.
ciclo de vida de C. perkinsii. © Olivetti et al.
Este mecanismo da lugar a colonias multicelulares con sorprendentes similitudes con las blástulas, grupos huecos de células formados durante la embriogénesis animal. “ Aunque C. perkinsii es una especie unicelular, este comportamiento muestra que los procesos de coordinación y diferenciación multicelular ya están presentes en la especie, mucho antes de que aparecieran los primeros animales en la Tierra. », explica Omaya Dudin de la EPFL, que dirigió la investigación, en un comunicado de prensa de la Universidad de Ginebra.
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Aún más sorprendente es que estas colonias persisten durante aproximadamente un tercio del ciclo de vida del organismo e incluyen al menos dos tipos de células distintas, lo cual resulta sorprendente para un organismo unicelular. Luego, las células eventualmente se dispersan para convertirse en organismos independientes. El análisis de la actividad genética dentro de los grupos de células también mostró similitudes con la que ocurre en embriones animales.
Estos resultados sugieren que la genética que gobierna el desarrollo multicelular complejo ya estaba presente hace más de mil millones de años. En otras palabras, la genética responsable del desarrollo embrionario ya estaba presente antes de la divergencia de los primeros animales a partir de linajes unicelulares. Por lo tanto, la naturaleza ya tenía las herramientas genéticas necesarias para crear “huevos” mucho antes de la aparición de las “pollas”.
Sin embargo, también es posible que este rasgo haya evolucionado de forma independiente en C. perkinsii y no fue heredado de un ancestro común de los ictiosporeos (convergencia evolutiva). Se necesitarán más investigaciones para determinar el origen exacto del fenómeno. Sin embargo, este descubrimiento podría poner fin al debate sobre los grupos de tallos animales y desafiar las teorías tradicionales sobre la evolución de linajes multicelulares.
