Sin energía es imposible la evolución de vida compleja

Investigadores alemanes y británicos han propuesto una teoría completamente nueva sobre la evolución de la vida compleja que sugiere que ésta depende de las mitocondrias, las diminutas centrales energéticas de las células eucariotas, que conforman toda la vida compleja de nuestro planeta, incluidos animales, plantas, hongos y algas. La investigación mediante la que se llegó a esta conclusión recibió fondos comunitarios y sus resultados se han publicado recientemente en la revista Nature.



La comunidad científica daba por hecho que la clave para la vida compleja residía en la evolución del núcleo. No obstante, el Dr. Nick Lane del University College de Londres (UCL, Reino Unido) y el Dr. William Martin de la Universidad de Düsseldorf (Alemania) afirman por el contrario que fueron las mitocondrias las que desempeñaron una función decisiva en el desarrollo de innovaciones complejas como el núcleo debido a su función generadora de energía en la célula.

«Los principios básicos son universales», indicó el Dr. Lane del Departamento de Genética, Evolución y Medio Ambiente del UCL. «La energía es vital, incluso en el caso de los inventos de la evolución. Incluso los extraterrestres necesitarían mitocondrias.»

Según el Dr. Lane su descubrimiento «invalida el punto de vista tradicional que mantiene que el salto evolutivo hacia las células eucariotas complejas fue fruto de una serie de mutaciones afortunadas», e indicó que la evolución a partir de procariotas simples como las bacterias «precisó en realidad de una especie de revolución industrial en lo relativo a la producción energética».

El Dr. Lane explicó que en lo tocante a las células los humanos tenemos mucho más en común con los hongos, los magnolios y las margaritas que con las bacterias, porque compartimos células complejas dotadas de compartimentos especializados tales como un centro de información, el núcleo y las mitocondrias. Estas células eucariotas comparten un ancestro común que surgió una única vez en 4.000 millones de años de evolución.

Los investigadores demostraron que las eucariotas acumulan genes y proteínas adicionales mientras que las bacterias no lo hacen. Al centrarse en la energía disponible por gen, los investigadores mostraron que una célula eucariota media es capaz de alimentar a nada menos que 200.000 genes más que una bacteria.

«Esto da a las eucariotas el material genético en bruto necesario para acumular nuevos genes, familias de genes grandes y sistemas regulatorios a una escala que las bacterias no se pueden permitir», explicó el Dr. Lane. «Es la base de la complejidad, incluso aunque no se utilice en todas las circunstancias.» También señaló que las «bacterias se sitúan, en el panorama energético, en el fondo de una sima de la que nunca podrán salir», y añadió que «las mitocondrias dan a las eucariotas cuatro o cinco órdenes de magnitud de energía más por cada gen y que esto les permitió salir de dicha sima.»

Los investigadores también descubrieron porqué las bacterias son incapaces de crear compartimentos en su interior mediante los que aprovechar las ventajas que otorga la posesión de mitocondrias. La respuesta reside en el diminuto genoma mitocondrial, y añaden que estos genes son necesarios para la respiración celular y que sin ellos las células eucariotas mueren. Si las células crecen y obtienen más energía, precisan más copias de estos genes mitocondriales para mantenerse vivas.

Las bacterias se enfrentan exactamente a los mismos problemas. Su solución consiste en realizar miles de copias de su genoma al completo, pero toda esta cantidad de ADN (ácido desoxirribonucleico) posee un enorme coste energético que lastra incluso a las bacterias más grandes y les impide alcanzar la complejidad de las eucariotas.

«La única forma de escapar de este círculo es si una célula se introduce en otra mediante endosimbiosis», indicó el Dr. Lane. No obstante, mientras que es común encontrar una célula dentro las eucariotas debido a que en numerosas ocasiones absorben a otras, es muchísimo más raro en bacterias más rígidas. Y esta circunstancia, concluyeron los investigadores, puede explicar por qué la vida compleja evolucionó sólo una vez en toda la historia de la Tierra.