Una ameba que forma grupos pluricelulares puede ser el ancestro de todos los animales, incluidos los humanos, según un estudio

Un enigmático microbio descubierto en las tripas de un caracol acaba de iluminar una de las etapas más oscuras y apasionantes de la historia de la vida en la Tierra: cómo los seres unicelulares comenzaron a juntarse y dieron lugar a la orgiástica variedad de formas de vida que abarca a todos los animales, incluidos los humanos.

En algún momento de la evolución, un solitario microbio se unió a otro solitario microbio. Descubrieron las ventajas de la cooperación y comenzaron a explotarla. Es posible que los primeros enlaces fuesen temporales, pero lo importante es que la naturaleza comenzó un proceso de prueba y error inexorable que, millones de años después, hace posible que usted tenga todos esos tejidos especializados que le permiten respirar, captar la luz de la pantalla, comprender las letras escritas en este artículo y, posiblemente, seguir leyendo esta historia.

“Estamos hablando de una de las transiciones más importantes de la historia de la vida y la única manera que tenemos de comprender ese momento es estudiar a sus primos hermanos unicelulares”, explica a Materia Iñaki Ruiz-Trillo, investigador del Instituto de Biología Evolutiva de Barcelona (CSIC-UPF).

A principios de la década pasada, un equipo de científicos estaba analizando en Puerto Rico parásitos de la esquistosomiasis, una enfermedad olvidada que azota a más de 250 millones de personas en países en desarrollo. En la hemolinfa de un caracol encontraron esos parásitos y también un simbionte desconocido hasta ese momento. Se trataba de una ameba a la que bautizaron como Capsaspora owczarzaki. Los descubridores publicaron el código de barras genético de este nuevo ser vivo en una revista científica, almacenaron unas cuantas amebas en un banco de cultivos celulares vivos en EE UU y ahí quedó todo.

 

 

 

Dos años después, Ruiz-Trillo se topó con la descripción de la capsaspora y decidió estudiarla en detalle. Al secuenciar su genoma descubrió que, a pesar de ser un ser unicelular, esta ameba tiene varios genes que se creían exclusivos de los animales. Esos genes regulan la diferenciación celular, la comunicación entre células y la adhesión entre ellas, tres procesos fundamentales para la formación de organismos pluricelulares y que en los animales son necesarios para desarrollar todos los tejidos diferenciados del cuerpo.

Vistas al microscopio, las capsasporas muestran filopodios, patas con las que pueden moverse de un sitio a otro. El ciclo de la vida de estos microbios tiene tres estados. En el primero viven solos, moviéndose de aquí para allá con sus patas. En otro estado pierden esas extremidades y entran en una especie de hibernación si falta el alimento. En el tercero, el más interesante, varias capsaspora entrelazan sus extremidades y forman una especie de ser pluricelular primitivo.

 

 

“Pensamos que se juntan en momentos de estrés, cuando falta alimento, y esto es algo que las mantiene vivas en una situación difícil”, explica Ruiz-Trillo. ¿Pudo ser así como surgieron los primeros ancestros de todos los animales?

En un estudio que se publica hoy en la edición impresa de Cell, el equipo de Ruiz-Trillo muestra que la capsaspora comparte con los animales varios mecanismos de regulación genética, los interruptores que se encargan de encender y apagar genes para el correcto desarrollo de un individuo. “Los elementos de regulación genómica que en los animales controlan el tipo de tejido que serán unas células y no otras los encontramos en las carpospora y precisamente les sirven para regular en qué punto de su ciclo vital están”, detalla.

El trabajo incide también sobre dos genes fundamentales y compartidos entre estas amebas y los animales. El primero es un factor de transcripción llamado Brachyury. En los animales permite que las células de un embrión se muevan para empezar a formar los diferentes órganos. Las capsaspora también lo tienen y lo emplean para moverse, destaca Ruiz-Trillo. El otro gen es Myc. En la ameba es clave para la proliferación celular. En los animales, cuando está mutado, provoca el crecimiento celular descontrolado que llamamos cáncer y que puede ser entendido como un ser vivo creciendo dentro de otro hasta matarlo. “Hasta ahora se pensaba que este gen era exclusivamente animal, pero ahora vemos que estos bichos ya lo tenían mucho antes”, enfatiza Ruiz-Trillo.

La multicelularidad es un invento tan eficiente que probablemente ha habido decenas de seres vivos que la han desarrollado de forma independiente en la historia de la evolución. No se sabe cuál de ellos fue el ancestro de todos los animales, pero la capsaspora es una de las posibilidades. “Los primeros animales surgieron hace unos 600 millones de años y probablemente las capsaspora ya existían hace unos 700 millones de años, con lo que podrían ser sus primeros ancestros”, explica Ruiz-Trillo.

Una última característica de estos microbios da que pensar. En todo el planeta solo se conocen dos especies de estas amebas. Una es la que encontraron en las tripas del caracol puertorriqueño. La otra vive libre en el mar. En ese ambiente las capsasporas son depredadores que sobreviven cazando otras amebas y alimentándose de ellas. ¿Les suena?

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“A primera vista el edificio de la ciencia aparenta estar erigido sobre suelo firme y profundos cimientos, como una  unidad congruente, monolítica, dando fe de una sola realidad. Sin embargo, la ciencia es un constructo dinámico, cambiante. Según  Thomas Kuhn, “Parece más bien una estructura destartalada con escasa coherencia”. Es producto de la observación, del razonamiento y también de muchas pasiones, siempre de seres humanos.”

El estudio biológico del cerebro es un área multidisciplinar que abarca muchos niveles de estudio, desde el puramente molecular hasta el específicamente conductual y cognitivo, pasando por el nivel celular (neuronas individuales),  los ensambles y redes pequeñas de neuronas (como las columnas corticales) y los ensambles grandes (como los propios de la percepción visual) incluyendo sistemas como la corteza cerebral o el cerebelo, e incluso, el nivel más alto del Sistema Nervioso.

Hemos podido llegar a saber que el cerebro, tanto si está despierto como si está dormido, tiene mucha actividad eléctrica, y no sólo por las señales individuales emitidas por una u otra neurona cuando se comunican entre sí. De hecho, el cerebro está envuelto por innumerables campos eléctricos superpuestos, generados por la actividad de los circuitos neuronales de las neuronas que se comunican. Una nueva investigación revela que estos campos son mucho más importantes de lo que se creía hasta ahora. Es posible que, de hecho, representen una forma adicional de comunicación neuronal. Se ha llegado a pensar que, con la evolución del cerebro, quizás algún día, los humanos, podamos transmitir telepáticamente. Sin embargo…

¿Otro sueño de la Humanidad?

Aunque se han llevado a cabo muchos experimentos sobre la telepatía, su existencia no es aceptada por la gran mayoría de la comunidad científica, entre otras cosas, argumentando que las magnitudes de energía que el cerebro humano es capaz de producir resultan insuficientes para permitir la transmisión de información. No obstante, algunos investigadores señalan que, con la tecnología necesaria, en un futuro será posible interpretar las ondas cerebrales mediante algún dispositivo y enviar mensajes textuales a un receptor de manera inalámbrica, sin embargo descartan que este proceso pueda llevarse a cabo de cerebro a cerebro sin mediación tecnológica. Hasta la fecha, las únicas pruebas de la telepatía son las narraciones testimoniales, pues jamás se ha podido reproducir un fenómeno telepático en laboratorio.

¿Embaucadores?

La neurociencia es una de las teorías científicas con más éxito en las últimas décadas. Pero aún, en este apartado del edificio de la ciencia, al verlo de cerca nos encontramos con arenas movedizas. Los especialistas se enfrentan al gran reto de explicar cómo es que los procesos físicos en el cerebro pueden generar o incluso influenciar la experiencia subjetiva. Este es el llamado problema duro de la consciencia.

Pero… ¡Vayamos mucho más atrás!

Los ladrillos del cerebro: Es evidente que el estímulo para la expansión evolutiva del cerebro obedeció a diversas necesidades de adaptación como puede ser el incremento de la complejidad social de los grupos de homínidos y de sus relaciones interpersonales, así como la necesidad de pensar para buscar soluciones a problemas surgidos por la implantación de sociedades más modernas cada vez.  Estas y otras muchas razones fueron las claves para que la selección natural incrementara ese prodigioso universo que es el cerebro humano.

Claro que, para levantar cualquier edificio, además de un estímulo para hacerlo se necesitan los ladrillos específicos con las que construirlo y la energía con la que mantenerlo funcionando.

La evolución rápida del cerebro no solo requirió alimentos de una elevada densidad energética y abundantes proteínas, vitaminas y minerales; el crecimiento del cerebro necesitó de otro elemento fundamental:

Un aporte adecuado de ácidos grasos poliinsaturados de larga cadena, que son componentes fundamentales de las membranas de las neuronas, las células que hacen funcionar nuestro cerebro. La sinapsis es la unión funcional intercelular especializada entre neuronas, en estos contactos se lleva a cabo la transmisión del impulso nervioso

¿En que radica la facilidad de algunas personas para socializar mucho más fácilmente que otros? Más allá de una cuestión de carácter, existen rasgos biológicos que pueden ayudar a los científicos a entender en donde radica el secreto de la popularidad y, es el cerebro, en donde se encuentra la clave para descubrirlo.

De acuerdo con un estudio realizado por la Dra. en Neurociencias MaryAnn Noonan en de la Universidad de Oxford en Inglaterra, el cerebro de las personas que tienen numerosos amigos consta de seis partes más grandes y mejor conectadas entre sí que el de las personas con pocos amigos.

La Dra. Noonan, presentó el resultado de su investigación en la reunión de la Sociedad de Neurociencias, en donde comentó haber encontrado que los seres humanos en posesión de una gran red de amigos y buenas habilidades sociales tienen ciertas regiones del cerebro que son más grandes, mejor conectadas con otras regiones y, sobre todo, más desarrollados que aquellos que no tienen las mismas habilidades sociales. Los rasgos biológicos marcados pueden ayudar a los científicos a entender en donde radica el secreto de la popularidad.

De todas las maneras, estamos muy lejos de saber sobre una multitud de funciones y propiedades que están presentes en el cerebro y que, para los expertos, de momento, no tienen explicación. Por ejemplo, ¿por qué maduran antes las niñas que los niños? Las observaciones y los comportamientos de unos y otros nos han llevado a ese razonamiento final, y la verdad es que más allá de ser una opinión subjetiva, podría tener cierto fundamento.

A medida que crecemos nuestros cerebros se reorganizan y eliminan gran parte de las conexiones neuronales, quedándose sólo con aquellas que realmente proporcionan información útil. Esta información es, entre otra, la proveniente de regiones cerebrales que aunque estén lejanas sirven para contextualizar y comprender mejor la nueva información percibida: por ejemplo, escuchar un determinado sonido puede evocar el recuerdo de ciertas emociones, percibir según qué expresiones faciales se asocia con diferentes sentimientos y comportamientos, y una melodía musical está ligado a otros recuerdos de distintos tipos.

De esta forma, aunque la cantidad general de conexiones será más reducida según vamos madurando, el cerebro conserva las conexiones de larga distancia, que son las más complejas de establecer y de mantener y las realmente importantes para la integración de la información. Con ellas se consigue un procesamiento más rápido y eficiente. Esto explica también por qué la función cerebral no solo no empeora, sino que, en lugar de eso, mejora con los años (por lo menos, hasta los aproximadamente 40 años).

Nuestro sistema nervioso está siempre cambiando, es probable que cuando termines de leer este texto tu cerebro no sea el mismo que al comienzo de la lectura. El sistema nervioso tiene la capacidad de reordenar y crear nuevas sinapsis (conexiones entre neuronas), y gracias a esta característica somos capaces de aprender.

Cada experiencia deja una huella que modifica las sinapsis neuronales y permite que nos adaptemos a los constantes cambios de nuestro entorno, esta es la llamada Plasticidad Neuronal, que permite generar nuevas conexiones entre las neuronas, producto del aprendizaje y su almacenamiento en la memoria. Es decir, ¡el cerebro se transforma con la experiencia!.

Claro que, cuando hablamos del cerebro lo estamos haciendo del objeto más complejo del universo. Tiene tanta complejidad en sí mismo, que sus más de cien mil millones de neuronas nos hablan por sí mismo de ella. Nada en nuestro Universo se puede comparar a un objeto que con sólo un 1,5 Kg de peso, tenga tántas facultades y desarrolle tánta actividad como lo hace el cerebro Humano (el más adelantado y evolucionado que hasta el momento conocemos).

Cien mil millones de neuronas destelleando conexiones sin fin

Explicar cualquiera de las “cosas” que están presentes en el cerebro, es, en sí mismo, un complejo ejercicio que supone “todo un mundo”, aunque estemos hablando de un sólo elementos de los muchos que allí están presentes. Por ejemplo…

Dentrita, Soma, Axón, Núcleo, Vaina de Mielina (estructura de una neurona clásica)

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