Un estudi de l’IRB Barcelona i el BSC revela que les cèl·lules complexes no van sorgir d’una única aliança entre microorganismes, sinó d’una xarxa de col·laboracions que es va estendre durant milions d’anys.
Quan observem una planta, un bolet o el cos humà, costa imaginar que totes les seves cèl·lules comparteixen un origen comú que es remunta a fa uns 2.000 milions d’anys. Però aquesta és precisament una de les grans preguntes de la biologia: com van aparèixer les primeres cèl·lules complexes, les anomenades cèl·lules eucariotes, de les quals descendeixen tots els animals, plantes i fongs actuals.
Ara, un estudi liderat pel Dr. Toni Gabaldón, investigador de l’IRB Barcelona i del Barcelona Supercomputing Center (BSC), publicat a la revista Nature, aporta una nova perspectiva sobre aquest moment crucial de l’evolució. Els resultats suggereixen que l’origen de les cèl·lules complexes no va ser el resultat d’un únic esdeveniment evolutiu, sinó d’un llarg procés d’interaccions entre diversos microorganismes.
Una història amb més protagonistes
Fins ara, la teoria més acceptada explicava que les cèl·lules eucariotes van sorgir quan una arquea, és a dir, un microorganisme primitiu va incorporar un bacteri que acabaria convertint-se en el mitocondri, l’orgànul encarregat de produir energia dins les nostres cèl·lules.
El nou treball no qüestiona la importància d’aquesta aliança, però indica que no va ser l’única. Analitzant les empremtes genètiques conservades als genomes actuals, els investigadors han detectat la contribució d’altres grups bacterians que també haurien participat en la construcció de les primeres cèl·lules complexes.
“Durant molt de temps hem explicat aquesta història amb només dos protagonistes. Ara veiem que n’hi havia més”, resumeix Toni Gabaldón.
Arqueologia dels genomes
Com es pot estudiar un esdeveniment que va tenir lloc fa dos mil milions d’anys? A diferència dels dinosaures, no existeixen fòssils visibles d’aquells microorganismes. Les pistes es troben amagades dins dels genomes. Tal i com expliquen Moisès Bernabeu, Saioa Manzano-Morales i Marina Marcet-Houben, autors de l’estudi i investigadors del grup de Genòmica Comparada, que el Dr. Gabaldón dirigeix a l’IRB Barcelona i el BSC. «Estem intentant reconstruir una història que va passar fa milers de milions d’anys i de la qual no tenim fòssils directes. Per això hem estat molt conservadors: ens quedem només amb els senyals evolutius més robusts, aquells que tenien una força comparable als senyals que ja s’accepten per a l’arquea ancestral i per al bacteri que va donar lloc al mitocondri”.
Per reconstruir aquesta història, l’equip ha utilitzat el supercomputador MareNostrum del BSC durant més de cinc anys. Els investigadors han comparat milers de genomes de bacteris, arqueus, virus i organismes eucariotes per reconstruir el genoma de l’últim ancestre comú de totes les cèl·lules complexes, conegut com a LECA (Last Eukaryotic Common Ancestor).
Aquest treball d’“arqueologia molecular” ha permès identificar quins organismes van deixar empremta genètica en aquell ancestre remot.
Bacteris inesperats
Entre els nous protagonistes destaquen dos grups bacterians: les Myxococcota i les Planctomycetota.
Les primeres semblen haver contribuït a processos metabòlics relacionats amb les membranes cel·lulars i els lípids. Les segones són especialment interessants perquè presenten una organització interna més complexa que la majoria de bacteris coneguts, amb compartiments que recorden, en certa manera, l’arquitectura de les cèl·lules eucariotes.
Les anàlisis indiquen que aquestes aportacions es van produir en moments diferents, reforçant la idea que la complexitat cel·lular es va anar construint gradualment a partir de múltiples intercanvis biològics.
Els virus també hi podrien haver jugat un paper
Un dels resultats més sorprenents de l’estudi és la possible participació dels anomenats virus gegants.
Aquests virus, molt més grans i complexos que els virus habituals, podrien haver actuat com a autèntics missatgers genètics, transportant gens entre diferents microorganismes que convivien en els mateixos ecosistemes.
Segons els investigadors, alguns dels gens presents en els primers eucariotes podrien haver arribat gràcies a aquests virus, convertint-los en actors inesperats de la història evolutiva de la vida complexa.
Una nova mirada sobre els nostres orígens
La recerca reforça una idea cada vegada més present en biologia: l’evolució no és només una història de competència, sinó també de cooperació. Les primeres cèl·lules complexes podrien haver estat el resultat d’una llarga xarxa d’aliances, intercanvis genètics i convivència entre microorganismes.
Entendre aquest procés no és només una qüestió acadèmica. Significa reconstruir els orígens de totes les formes de vida complexes que existeixen avui, inclosos nosaltres mateixos.
Com conclou Toni Gabaldón, “tots els genomes conserven rastres de la seva història. En el cas dels eucariotes, aquests rastres ens parlen d’antigues aliances entre microorganismes. Entendre-les ens ajuda a respondre una pregunta molt profunda: què som i d’on venim?”.
Dra. Núria Coll Bonfill, divulgadora científica i directora de 7Ciències
Deixa un comentari