En
un artículo muy reciente, de julio de 2016, un equipo
multidisciplinar liderado por Arielle Woznica del Hodward
Hughes (Instituto médico de la Universidad de Berjeley) han
descubierto (1) que existen 2 tipos de moléculas, producidas ambas
por bacterias, que provocan la multicelularidad simple en
coanoflagelados, uno de los grupos propuestos como pariente más
cercano a los metazoos y que podría ayudar a explicar el origen de
la multicelularidad en este grupo (recordemos, es el único grupo
donde no se conoce un antepasado multicelular simple). En la parte
I de este ensayo ya comentamos las diferencias entre
multicelularidad simple y compleja (2). De hecho, las células que se
encargan de mantener el flujo de agua en los poríferos son llamadas
coanocitos por su extremo parecido a los coanoflagelados, tanto
morfológica, como estructural. La genética, además, apoya esta
relación estrecha entre coanoflagelados y metazoos basales. Lo
descubierto por estos autores es importante porque esta
multicelularidad inducida por bacterias, no se produce por agregación
celular (recordad el caso de Chlorella vulgaris del que
hablamos en la parte I), sino que se trata de de la inducción de un
verdadero programa de desarrollo multicelular: se producen divisiones
sucesivas en un coanoflagelado, y todas las células hijas van
quedado asociadas con la progenitora. En palabras de Woznica y
sus colaboradores:
“El
desarrollo en rosea no se produce a través de agregación celular si
no que, al igual que en el desarrollo del zigoto animal, las rosetas
se desarrollan a partir de una sola célula fundadora que experimenta
ciclos seriados de división celular ordenada, con las células
hermanas permaneciendo establemente adheridas”.
En
este proceso es importante cómo se orientan las células tras la
división, hacia un foco central, la propia producción de matriz
intercelular y la actividad de una proteína de la familia de las
lecitinas (llamada Sinroseta).
Todo ello produce rosetas esféricas multicelulares de
coanoflagelados (Fig.
1).
Figura
1. Etapas
del desarrollo de rosetas
multicelulares.
Durante el desarrollo de la roseta, una sola célula de la fundación
experimenta series de
divisiones,
resultando en una roseta estructuralmente integrada. Es importante
destacar que el desarrollo en
roseta
no implica agregación de células, si
no realmente un.
Se muestran una sola célula (A), un par de células (B), una roseta
de 4 células ©, una roseta de 8 células (D) y una roseta de 16
células (E).
Estos
son los datos, pero permítaseme especular sobre la función
evolutiva de estos lípidos. Sabemos que son moléculas ubicuas
en el mundo bacteriano pero que, hasta el momento, solo se ha
detectado el poder inductor de multicelularidad para estos
coanoflagelados. Si consiguiéramos
dilucidar a completo el mecanismo molecular subyacente a este
fenómeno, podríamos indagar la presencia de estos génes en el
resto de metazoos (mi sexto sentido biológico mi incita a pensar que
existen) y, en su caso, podríamos elaborar experiencias de forma
segura para dilucidar la capacidad inductora de multicelularidad, por
ejemplo, en células toti o pluripotenciales animales. También
podríamos investigar, gracias a las nuevas y extensas bases de datos
genéticas víricas que se están creando, la presencia de los genes
productores de lípidos y sintetizadores de la maquinaria proteica
necesaria para la activación de la pluricelularidad, en los virus
conocidos ¿Y si los virus estuvieran esparciendo
la “semilla de la multicelularidad”? Recordemos que, en las algas
marrones, la pluricelularidad y los tejidos complejos han
evolucionado tan solo hace 50 millones de años.
La
multicelularidad inducida por bacterias podría sumarse a la larga
lista de procesos vitales en los animales que necesitan de bacterias
para su embriogénesis. Por ejemplo, muchos invertebrados marinos
necesitan de una simbiosis previa en la larva para poder fijarse al
fondo y metamorfosear: el caso más estudiado es el del anélido
poliqueto Hydroides
elegans con
bacterias del género Pseudoalteromonas, ambos
habitantes de las fumarolas de los fondos oceánicos con actividad
geotérmica cercana a la superficie, y ambos mutualistas
obligatorios; separados no pueden vivir. Las bacterias deben
“infectar” al poliqueto, a partir de los biofilms que se forman
en las fumarolas, para que este metamorfosee en su forma adulta (3).
También hay ejemplos de
bacterias necesarias para la embriogénesis de un determinado órgano,
como el órgano de luz del calamar Hawaiano Euprymna
scolopes.
Como
vemos la interacción entre dos sistemas complejos (una bacteria y un
protista) produce otro sistema complejo con propiedades no deducibles
de sus componentes iniciales, a saber, la multicelularidad. Las
ciencias de la complejidad pueden ayudarnos a entender cómo se
producen estas interacciones y detectar patrones y pautas en sucesos
similares en la naturaleza. En
palabras de Woznica y sus colegas:
Los simbiontes
bacterianos influyen profundamente en la biología de sus huéspedes
animales, pero las interacciones complejas entre los animales y sus
bacterias residentes a menudo hacen que sea difícil caracterizar las
moléculas y los mecanismos. Los sistemas modelo simples pueden
revelar procesos fundamentales subyacentes a las interacciones entre
los eucariotas y sus comunidades microbianas asociadas y proporcionar
una visión de cómo las bacterias regulan la biología animal.
REFERENCIAS
- Woznica, A., Cantley, A. M., Beemelmanns,
C., Freinkman, E., Clardy, J., & King, N. (2016). Bacterial
lipids activate, synergize, and inhibit a developmental switch in
choanoflagellates. Proceedings of the National Academy of
Sciences, 113(28), 7894-7899. - La Quimera de Gupta, “Evolución
de la multicelularidad: profundizando sobre la complejidad”,
22 de abril del 2017. - Hadfield, M. G. (2011). Biofilms
and marine invertebrate larvae: what bacteria produce that larvae
use to choose settlement sites. Annual review of marine
science, 3, 453-470
