Lo que comenzó como una sola célula en 2018, invisible para el ojo humano, ahora se ha convertido en una bestia multicelular del tamaño de una pulga. Un estudio en curso sobre una levadura de cerveza (Saccharomyces cerevisiae) mutada para permanecer unida en racimos como levadura ‘copo de nieve’ muestra lo que puede suceder con los organismos microscópicos unicelulares después de miles de generaciones de cuidadosa selección.
Cuando los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia seleccionaron los grupos de levadura más grandes y de más rápido crecimiento de cinco poblaciones, generación tras generación, cultivaron un organismo que contenía más de medio millón de células clonales, 20 000 veces más grande que su antepasado. Los hallazgos son un ejemplo incomparable de evolución multicelular sostenida.
“Al poner nuestro dedo en la escala de la evolución de un organismo unicelular, podemos descubrir cómo evolucionaron hacia organismos multicelulares cada vez más complejos e integrados, y podemos estudiar ese proceso en el camino”, explica el biólogo evolutivo William Ratcliff de Georgia Tech.
Hoy, la evidencia sugiere que la vida en la Tierra comenzó con organismos celulares únicos hace aproximadamente 3.500 millones de años. Sin embargo, se sabe poco acerca de cómo las células aisladas que se veían y se comportaban de la misma manera evolucionaron hacia formas de vida multicelulares con tejidos especializados capaces de una actividad coordinada, hace aproximadamente dos o tres mil millones de años. Los experimentos con levadura de copo de nieve ahora están ayudando a los expertos a tratar de volver a contar esa historia.
El estudio se llama Experimento de Evolución a Largo Plazo de Multicelularidad (MuLTEE), y los investigadores esperan ejecutarlo durante décadas. Los primeros hallazgos importantes se han producido después de 3.000 generaciones de evolución.
Los investigadores dicen que las poblaciones individuales de levadura ya han pasado de sustancias “más débiles que la gelatina” a aquellas “con la fuerza y dureza de la madera”.
“Descubrimos que había un mecanismo físico totalmente nuevo que permitía que los grupos crecieran hasta este tamaño muy, muy grande”, explica el biólogo evolutivo Ozan Bozdag.
Primero, las células de levadura en los experimentos desarrollaron ramas más grandes que redujeron la densidad general del organismo. Luego, las ramas se enredaron entre sí, formando un grupo que se asemeja a la consistencia de los geles modernos.
En última instancia, esta nueva estructura hizo que el organismo fuera 10.000 veces más resistente que su antepasado unicelular. Ya no es un copo de nieve.
“Las ramas de la levadura se habían enredado”, explica Bozdag, “las células del racimo evolucionaron como una vid, envolviéndose entre sí y fortaleciendo toda la estructura”.
Otro hallazgo importante de los experimentos involucró el papel del oxígeno en el establecimiento de límites en el progreso evolutivo. En la juventud de la Tierra, el oxígeno escaseaba. No fue hasta que un tipo especial de bacteria ‘dio vida’ a la atmósfera hace unos miles de millones de años que se cree que las formas de vida multicelulares realmente despegaron.
La evolución de la levadura de copo de nieve en el laboratorio respalda la idea de que el oxígeno fue una limitación importante para las primeras formas de vida multicelulares en la Tierra. En los experimentos, solo las poblaciones de levadura que no dependían del oxígeno para producir energía fueron capaces de evolucionar a tamaños tan grandes. Los grupos de levadura que requerían oxígeno, por otro lado, se vieron obligados a dividir los suministros entre todas sus células, lo que generó un costo adicional para crecer.
Estos hallazgos, dicen los científicos, subrayan “el papel crítico de los niveles de oxígeno en la evolución del tamaño multicelular”.
“Estoy realmente emocionado de tener un sistema modelo en el que podamos desarrollar la vida multicelular temprana durante miles de generaciones, aprovechando el asombroso poder de la ciencia moderna”, dice Ratcliff.
“En principio, podemos entender todo lo que está sucediendo, desde la biología celular evolutiva hasta los rasgos biofísicos que están directamente bajo selección”.
Será fascinante ver lo que sucede con esta levadura en los próximos años.
El estudio fue publicado en Nature.
Fuente: Science Alert.
