El camino a la multicelularidad

-Colaboración de Juan Medrano

A lo largo de la Evolución, uno de los escalones más llamativos que ha subido la vida es el paso de las formas unicelulares a las multicelulares. Es un fenómeno relativamente tardío, que tuvo lugar cuando las formas unicelulares venían existiendo en el planeta desde miles de años antes, y necesita una explicación.

Un primer paso sería el de la capacidad de los organismos unicelulares para utilizar agregados. Un reciente artículo ha descubierto que las bacterias de la especie Bacillus subtilis se organizan en estructuras tridimensionales, denominadas biocapas o biofilms que tienen una rugosidad muy pronunciada que las impermeables a líquidos y gases y, por lo tanto, impermeables también a los antibióticos y otros bactericidas. De hecho, las rugosidades que forman en su superficie, a partir de cúmulos de células muertas, tienen una llamativa estructura tridimensional que les dota de mucha más antiadherencia que a materiales como el Teflon y que proviene del agrupamiento de células muertas que siguen así rindiendo un servicio a la colectividad células vivas.

Así pues, el agrupamiento celular (y en este caso, la utilización de células muertas) tendría una utilidad defensiva o sería un mecanismo de defensa frente a agresiones o amenazas. En esta misma línea, hace cerca de 15 años, Booras y colaboradores realizaron un experimento ilustrativo. 

Tras trabajar con un alga (eucariota) unicelular, Chlorella vulgaris, durante miles de generaciones del alga, introdujeron un depredador flagelado, Ochromonas vallescia. En menos de 100 generaciones, la Chlorella reaccionó  de modo que predominaron las formas multicelulares, que representaban una manera de evitar ser fagocitadas por el depredador. Estas colonias multicelulares eran variables, pero acabaron predominando las integradas por ocho células, que eran el número adecuado para defenderse del flagelado, manteniendo al mismo tiempo todas las células de grupo acceso adecuado a nutrientes. Las colonias de ocho células eran, además, autorreplicantes. Por lo tanto, Boraas y asociados pudieron comprobar que la multicelularidad era una respuesta defensiva ante depredadores y que, además, una vez había alcanzado un número óptimo de células, se perpetuaba al replicarse las colonias.

Chlorella Vulgaris

Agregados multicelulares de C. Vulgaris en presencia de O. vallescia

Colonias de 8 células de C. Vulgaris, autorreplicables    

Por lo tanto, los organismos unicelulares pueden agruparse en colonias como mecanismo de defensa frente a tóxicos ambientales (como ciertas bacterias ante los antibióticos) o frente a depredadores (como al menos un eucariota frente a un flagelado). En este último caso podríamos pensar que la defensa frente a depredadores evolucionó desde las colonias  pasando al escalón ulterior de los organismos complejos integrados por células eucariotas. La pregunta sería por qué este escalón se subió con un relativo retraso y hubo que esperar más de dos mil millones de años en la historia de la vida sobre la tierra para que aparecieran formas de vida multicelulares. Shubin, en “YourInner Fish” atribuye este hecho  a que la multicelularidad entraña un metabolismo más complejo y por lo tanto una  demanda energética muy superior. La aparición de la vida multicelular, precisamente hace mil millones de años, coincidió con el momento en que la atmósfera alcanzó altos niveles de oxígeno, que se han mantenido estables desde entonces. Por lo tanto, la vida multicelular es un mecanismo de defensa presente ya en eucariotas y dio paso a un nivel de organización independiente de la necesidad de defenderse cuando las condiciones atmosféricas fueron tales que permitieron satisfacer sus elevados requerimientos metabólicos.

Asally M, Kittisopikul M, Rué P, Du Y, Hu Z, Cagatay T, et al. Localizedcell death focuses mechanical forces during 3D patterning ina biofilm. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Sep 24. [Epub ahead of print]

Boraas ME, Seale DB, Boxhorn JE. Phagotrophy by a flagellate selects for colonial prey: A possible origin of multicellularity. EvolEcol 1998; 12: 153-64

Shubin N. Yourinner fish. London: Penguin, 2009.