4.7: Impulsando la aparición evolutiva de organismos multicelulares
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Ahora que tenemos alguna idea sobre los comportamientos cooperativos y cómo los mecanismos evolutivos pueden seleccionarlos y mantenerlos, podemos comenzar a considerar su papel en la evolución de los organismos multicelulares 130. Como hemos mencionado hay una serie de estrategias que los organismos toman para explotar su entorno. La mayoría de los procariotas son unicelulares, pero algunos pueden crecer a tamaños gigantescos. Por ejemplo, la bacteria Epulopiscium fishelsoni, habita en el intestino del pez cirujano pardo (Acanthurus nigrofuscus); puede crecer hasta más de 600μm de longitud. Como veremos (desde una perspectiva experimental), las células de las algas eucariotas unicelulares del género Acetabularia pueden tener más de 10 cm de longitud. Adicionalmente, una serie de procariotas multicelulares exhiben comportamientos bastante complejos. Una particularmente interesante es una especie de bacterias que forman organismos coloniales multicelulares que perciben y migran en respuesta a los campos magnéticos 131. Dentro de los eucariotas, hay especies tanto unicelulares como microscópicas (aunque la mayoría son significativamente más grandes que los procariotas unicelulares), así como una variedad de especies macroscópicas y multicelulares, incluyendo aquellas con las que es más probable que estemos familiarizados, es decir, animales, plantas y hongos.
¿Qué impulsó la aparición de organismos multicelulares? Los científicos han propuesto una serie de modelos teóricos y empíricamente apoyados. Los investigadores han sugerido que la depredación es un factor importante, ya sea permitiendo que los organismos se vuelvan mejores (o más específicos) depredadores ellos mismos o para evitar la depredación. Por ejemplo, Borass et al. 132, informó que el alga unicelular Chlorella vulgaris (5-6μm de diámetro) es conducida a una forma multicelular cuando se cultiva junto con un depredador unicelular Ochromonas vallescia, que generalmente engulle a su presa. Observaron que con el tiempo, Chlorella se encontraron en colonias que Ochromonas no pudieron ingerir.
En este punto, sin embargo, lo que tenemos es más como una colonia de organismos que como un organismo colonial o un verdadero organismo multicelular. El cambio de colonia a organismo parece implicar especialización celular, por lo que diferentes tipos de células dentro del organismo llegan a desempeñar diferentes funciones. La especialización más dramática es la que da origen a la siguiente generación de organismos, las células germinales, y aquellas que funcionan únicamente dentro de un organismo particular, las células somáticas. En el otro extremo, en lugar de producir distintos tipos de células especializadas, varios eucariotas unicelulares, conocidos como protistas, tienen células altamente complejas que muestran comportamientos complejos como motilidad dirigida, depredación, regulación osmótica y digestión. Pero tal especialización puede llevarse a cabo mucho más allá en organismos multicelulares, donde existe una división del trabajo de base social. Las células picantes de las medusas proporcionan un ejemplo clásico donde las células altamente especializadas entregan veneno a cualquier organismo que las toque a través de un mecanismo similar a un arpón. La especialización estructural de estas células hace que procesos como la división celular sean imposibles y típicamente una célula punzante muere después de que se descarga. Dichas células son producidas por un proceso conocido como diferenciación terminal, que consideraremos más adelante (pero sólo de pasada). Si bien estamos acostumbrados a pensar en organismos individuales, la misma lógica puede aplicarse a grupos de organismos distintos. La presencia de cooperación se extiende más allá de una sola especie, hacia interacciones ecológicas en las que los organismos trabajan juntos en diversos grados. Con base en el estudio de una variedad de organismos y su información genética, hemos comenzado a aclarar los orígenes de los organismos multicelulares. Dichos estudios indican que la multicelularidad ha surgido independientemente en una serie de linajes eucariotas. Esto sugiere fuertemente que en una serie de contextos, convertirse en multicelulares es una manera exitosa de establecer una relación efectiva con el medio ambiente.