Primeros organismos multicelulares: origen, características
Los primeros organismos multicelulares, según una de las hipótesis más aceptadas, empezaron a agruparse en colonias o en relaciones simbióticas. Con el pasar del tiempo, las interacciones entre los integrantes de la colonia empezaron a ser cooperativas y beneficiosa para todos.
De manera gradual, cada célula sufrió un proceso de especialización para tareas específicas, incrementando el grado de dependencia con sus compañeras. Este fenómeno fue crucial en la evolución, permitiendo la existencia de seres complejos, incrementando su tamaño y admitiendo sistemas de órganos diferentes.
Los organismos multicelulares son organismos compuestos por varias células – como los animales, las plantas, algunos hongos, etc. Actualmente existen múltiples teorías para explicar el origen de seres multicelulares partiendo de formas de vida unicelulares que posteriormente se agruparon.
Índice del artículo
- 1 ¿Por qué existen los organismos multicelulares?
- 2 ¿Cuáles fueron los primeros organismos multicelulares?
- 3 Evolución de los organismos multicelulares
- 4 Origen de los organismos multicelulares
- 5 Referencias
La transición de organismos unicelulares a multicelulares es una de las interrogantes más apasionantes y discutidas entre los biólogos. No obstante, antes de discutir los posibles escenarios que dieron origen a la multicelularidad debemos preguntarnos por qué es necesario o beneficioso ser un organismo compuesto por muchas células.
Una célula promedio que forma parte del cuerpo de un vegetal o de un animal mide entre 10 y 30 micrómetros de diámetro. Un organismo no puede aumentar de tamaño simplemente extendiendo el tamaño de una única célula por la limitación que impone la relación entre la superficie y el volumen.
Distintos gases (como el oxígeno y el dióxido de carbono), iones y otras moléculas orgánicas deben entrar y salir de la célula, atravesando la superficie que se encuentra delimitada por una membrana plasmática.
De allí debe propagarse por todo el volumen de la célula. Así, la relación entre la superficie y el volumen es más baja en células grandes, si la comparamos con el mismo parámetro en células de mayor tamaño.
Siguiendo este razonamiento, podemos llegar a la conclusión que la superficie de intercambio disminuye de manera proporcional al aumento del tamaño celular. Usemos como ejemplo un cubo de 4 cm, con volumen de 64 cm3 y superficie 96 cm2. La relación será de 1,5/1.
En contraste, si tomamos el mismo cubo y lo dividimos en 8 cubos de dos centímetros la relación será de 3/1.
Por esto, si un organismo aumenta su tamaño, lo cual es beneficioso en varios aspectos, como en la búsqueda de alimento, locomoción o escape a depredadores, es preferible hacerlo por medio del aumento en número de células y así mantener una superficie adecuada para los procesos de intercambio.
Las ventajas de ser un organismo multicelular van más allá del mero incremento de tamaño. La multicelularidad permitió el incremento de la complejidad biológica y la formación de nuevas estructuras.
Este fenómeno permitió la evolución de vías de cooperación muy sofisticadas y comportamientos de complementariedad entre los entes biológicos que forman el sistema.
A pesar de estos beneficios, encontramos ejemplos – como en varias especies de hongos – de la pérdida de multicelularidad, regresando a la condición ancestral de seres de una sola célula.
Cuando los sistemas de cooperación fallan entre las células del organismo, pueden generarse consecuencias negativas. El ejemplo más ilustrativo es el cáncer. Sin embargo, existen múltiples vías que, en la mayoría de los casos, logran asegurar la cooperación.
Los comienzos de la multicelularidad se han rastreado hasta un pasado muy remoto, hace más de 1000 millones de años, según algunos autores (por ejemplo, Selden & Nudds, 2012).
Debido a que las formas de transición se han conservado pobremente en el registro fósil, se sabe poco acerca de estas y de la fisiología, ecología y evolución, dificultando el proceso de elaborar una reconstrucción de la multicelularidad incipiente.
De hecho, no se sabe si estos primeros fósiles eran animales, plantas, hongos, o bien ninguno de estos linajes. Los fósiles se caracterizan por ser organismos de planos, con una alta superficie/volumen.
Como los organismos multicelulares están compuestos de varias células, el primer paso en el devenir evolutivo de esta condición debió ser la agrupación de células. Esto pudo ocurrir de distintas maneras:
Estas dos hipótesis proponen que el ancestro originario de los seres multicelulares fueron colonias o bien seres unicelulares que establecieron relaciones simbióticas entre sí.
Aún no se sabe si el agregado se formó a partir de células con identidad genética diferencial (como una biopelícula o biofilm) o bien partiendo de células madre e hija – genéticamente iguales. Es más posible esta última opción, ya que en las células relacionadas se evitan los conflictos genéticos de interés.
La transición de seres compuestos por una sola célula a organismos multicelulares supone varios pasos. La primera es la división del trabajo gradual dentro de las células que están trabajando en conjunto. Algunas toman funciones somáticas, mientras que otras pasan a ser los elementos reproductivos.
Así, cada célula se hace más dependiente de sus vecinas y gana especialización en una tarea en particular. La selección favoreció a los organismos que se agrupaban en estas colonias primitivas sobre a los que permanecían solitarios.
Hoy en día los investigadores buscan las posibles condiciones que llevaron a la formación de dichas agrupaciones y a las causas que pudieron llevar a favorecerlas – frente a las formas unicelulares. Se usan organismos coloniales que pudiesen recordar a las colonias hipotéticas ancestrales.
Un sincitio es una célula que contiene múltiples núcleos. Esta hipótesis sugiere la formación de membranas internas dentro de un sincitio ancestral, permitiendo el desarrollo de múltiples compartimientos dentro de una única célula.
La evidencia que se maneja actualmente apunta a que la condición multicelular apareció de manera independiente en más de 16 linajes de eucariotas, incluyen los animales, las plantas y los hongos.
La aplicación de nuevas tecnologías como la genómica y el entendimiento de las relaciones filogenéticas ha permitido sugerir que la multicelularidad siguió una trayectoria común, empezando por la co-optación de genes relacionados con la adherencia. La creación de estos canales logró la comunicación entre las células.
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