Un hongo desarrollado en laboratorio muestra cómo habría evolucionado la vida multicelular en la Tierra primitiva

Durante más de 3.000 generaciones de evolución en laboratorio, los investigadores observaron cómo un organismo modelo, la levadura Saccharomyce s cerevisiae, comenzó a adaptarse, crecer y tomar forma de individuos multicelulares. Los científicos demostraron que este hongo evolucionó para ser físicamente más fuerte y 20.000 veces más grande que su antepasado. Este tipo de evolución biofísica es un requisito previo para el desarrollo de la vida multicelular macroscópica que se aprecia hoy en la Tierra.

Investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia, en Estados Unidos, han realizado el primer experimento de evolución a largo plazo destinado a desarrollar nuevos tipos de organismos multicelulares a partir de ancestros unicelulares en el laboratorio: el objetivo es descubrir más detalles sobre cómo se concretó este mismo proceso en forma natural en la Tierra primitiva, haciendo posible el surgimiento de la vida multicelular macroscópica en nuestro planeta. 

Revelando los mecanismos de la vida

“Queremos entender cómo los grupos simples de células evolucionan hacia organismos, con especialización, crecimiento coordinado, comportamientos multicelulares emergentes y ciclos de vida, lo que diferencia a un grupo de bacterias de estanque de un organismo que es capaz de una evolución sostenida”, indicó en una nota de prensa el científico William Ratcliff, líder del equipo de investigadores. 

Los científicos cultivaron la levadura Saccharomyce s cerevisiae en incubadoras con agitación, seleccionándola periódicamente para un crecimiento más rápido y para un tamaño de grupo más grande. Se cree que la capacidad de desarrollar cuerpos grandes y resistentes desempeña un papel vital en el aumento de la complejidad, ya que requiere nuevas innovaciones biofísicas. Sin embargo, esta es la primera vez que la hipótesis mencionada se comprueba en un contexto de laboratorio.

A lo largo de alrededor de 3.000 generaciones, la levadura evolucionó para formar grupos que eran más de 20.000 veces más grandes que sus antepasados. De esta manera, el hongo pasó de ser invisible para el ojo humano a adquirir el tamaño de las moscas de la fruta, conteniendo más de medio millón de células. En ese proceso, la levadura desarrolló propiedades materiales novedosas: los hongos comenzaron siendo más débiles que la gelatina y evolucionaron hasta ser tan fuertes y resistentes como la madera.

La integración y el entrelazamiento es la clave

Para descubrir cómo este organismo se adaptó para volverse más voluminoso, los científicos observaron que las propias células de levadura se alargaban, reduciendo así la densidad de las células empaquetadas o comprimidas en cada grupo. Según se explica en el nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Nature, el “alargamiento celular” ralentizó la acumulación de estrés de célula a célula, que normalmente haría que los grupos se fracturaran, permitiendo que los mismos crezcan en tamaño. 

Pero esto fue solo el comienzo: posteriormente, los investigadores descubrieron otro proceso biofísico novedoso que permitió que el hongo alcanzara un tamaño macroscópico. Comprobaron que un mecanismo físico desconocido permitía que los grupos crecieran hasta este tamaño tan grande: “ramas” de levadura se habían enredado, facilitando que las células evolucionaran envolviéndose entre sí, fortaleciendo toda la estructura al entrelazarse.

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“Al centrarnos en la escala de la evolución de un organismo unicelular y desarrollar un modelo de crecimiento, podemos descubrir cómo evolucionaron hacia organismos multicelulares progresivamente más complejos e integrados, y podemos estudiar ese proceso para descubrir cada uno de sus detalles”, concluyó Ratcliff en el comunicado citado previamente. Todo indica que este tipo de “trabajo asociativo” habría sido crucial para el desarrollo de la vida multicelular en la Tierra primitiva, haciendo posible que los organismos unicelulares dieran paso a la vida compleja. 

Referencia

De novo evolution of macroscopic multicellularity. William C. Ratcliff, G. Ozan Bozdag et al. Nature (2023). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-023-06052-1