10.3: Pasos para metazoos animales y plantas multicelulares
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A medida que pensamos en cómo los organismos pueden aumentar en complejidad, en realidad solo hay algunas estrategias disponibles. Una forma es generar organismos unicelulares muy complejos. Esta estrategia es limitada, sin embargo, y los organismos de este tipo son generalmente pequeños, de solo unos pocos cientos de micrómetros de longitud. El camino alternativo a la complejidad es a través de la multicelularidad, que parece haber ocurrido por primera vez hace ~mil millones de años. En los verdaderos organismos multicelulares (a diferencia de los organismos coloniales), diferentes células se vuelven altamente especializadas. La mayoría de las células (células somáticas) se alivian de la necesidad de producir un nuevo organismo; esa tarea es asumida por células especializadas (células germinales). Como se señaló anteriormente, esto permite la formación de células con capacidades muy limitadas, pero altamente útiles.
Para tener una mejor idea de la historia evolutiva de la multicelularidad es útil observar en detalle la organización, tanto celular como genómica, de los organismos actuales. Se ha estimado que la multicelularidad surgió múltiples veces entre los eucariotas 313. Para comenzar a comprender los pasos en el proceso es útil considerar aquellos organismos unicelulares más estrechamente relacionados con un linaje metazoico particular, conocido como grupo hermano. Entonces podemos especular sobre los diversos pasos entre las formas unicelulares y multicelulares. En el caso de los animales, parece que su (nuestro) grupo hermano unicelular son los choanoflagelados 314. Los choanoflagelados tienen células que se caracterizan por un solo flagelo rodeado por una distintiva estructura de collar 315. Los choanoflagelados existen en formas unicelulares y coloniales simples.
Las esponjas (poríferas) se encuentran entre las más simples de los metazoos (animales multicelulares). Fósiles de esponjas extintas, como los Arqueociátidos, se han encontrado en roca cámbrica de más de 500 millones de años de antigüedad. Anteriormente se han encontrado organismos similares a esponjas en rocas precámbricas aún más antiguas. Las esponjas contienen solo unos pocos tipos diferentes de células. Estas incluyen las células que forman la capa externa del organismo (pinococitos) y aquellas (porocitos) que forman los poros en la capa externa del organismo. El sistema esquelético de la esponja, las espículas, son producidos por esclerocitos. Un tipo distinto de célula (arqueocitos) funciona en la digestión, producción de gametos, reparación de tejidos y regeneración. Las esponjas también incluyen células, conocidas como coanocitos, que mueven el líquido a través del cuerpo. Es el sorprendente parecido de estas células con los coanaflagelados unicelulares (y posteriores análisis genómicos) lo que llevó a la hipótesis de que los choanoflagelados y los animales son grupos hermanos 316.
El siguiente nivel de complejidad metazoica está representado por hidra y organismos relacionados, los hidrozoos, que incluyen medusas. Algunos de estos organismos alternan entre un estilo de vida sésil (anclado) y bentónico, o flotante 317. Los hidrozoos contienen más tipos celulares distintos que los poríferos. La diferencia más dramática es su capacidad para producir movimientos coordinados asociados a la natación y la depredación. Mientras que las esponjas se comportan como tamices pasivos, los hidrozoos tienen una sola boca distinta, una cavidad interna similar al estómago y brazos móviles especializados para capturar presas. Su boca también sirve como su ano, a través del cual se liberan los desechos.
Los movimientos hidrozoarios son coordinados por una red de células, conocida como red nerviosa, que actúa para regular las células musculares contráctiles. En conjunto, la red nerviosa y las células musculares generan movimientos coordinados, a pesar de que no hay cerebro central (que en su forma más simple es solo una masa densa de células nerviosas). Una hidra puede mostrar movimientos lo suficientemente complicados como para capturar y engullir peces pequeños. Las células picantes, nematoquistes, se encuentran en los “brazos”. Desencadenados por el tacto, explotan hacia afuera, incrustándose en presas y entregando un veneno paralizante 318. Los hidrozoos son lo suficientemente complejos como para ser verdaderos depredadores.
Preguntas para responder y reflexionar:
- ¿Qué tipos de señales sociales envía y recibe el ser humano?
- ¿Cómo influirían los cambios en la afinidad de un receptor autoinductor en el comportamiento de un organismo?
- ¿Por qué un organismo podría crecer bien en una biopelícula pero no aisladamente?
- En el caso de un molde de limo celular, ¿cuál es la ventaja de la multicelularidad?
- ¿Por qué las células del tallo Dictyostelium se “sacrifican” por las células del cuerpo fructíferas?
- ¿Qué tipos de evidencia sugieren que los choanoflagelados y las esponjas están relacionados?
- ¿Por qué la presencia de células altamente especializadas se considera evidencia de ascendencia común?
- En cuanto a los tipos y funciones celulares, ¿en qué se diferencian una hidra y una esponja entre sí?
- ¿Qué tipo de evidencia, en los organismos modernos, podría llevarte a concluir que el último ancestro común de plantas y animales tenía flagelos?
- ¿Cuáles son las ventajas de un intestino cerrado frente a un tamiz?
- ¿El movimiento coordinado requiere un cerebro? ¿Tener un cerebro equivale a la autoconciencia?
Referencias
313 La multicelularidad surgió varias veces en la evolución de los eucariotas: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23315654
314 http://www.nytimes.com/2010/12/14/sc...ures.html? _r=0
315 Introducción al Choanoflagellata: http://www.ucmp.berkeley.edu/protista/choanos.html
316 El genoma del choanoflagelado Monosiga brevicollis y el origen de los metazoos: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
pubmed/18273011
317 El ciclo vivo de las medusas: http://youtu.be/oHiVA9J_YIM
318 ¿Cómo pican las medusas? http://youtu.be/HyIwa7W-ZV8