La vida compleja se desarrolló antes de lo que se creía, revela un nuevo estudio

La vida compleja comenzó a desarrollarse antes y durante un período más largo de lo que se creía, según revela un nuevo estudio pionero de la Universidad de Bristol (Reino Unido). La investigación, publicada en 'Nature', arroja nueva luz sobre las condiciones necesarias para la evolución de los organismos primitivos y desafía varias teorías científicas arraigadas en este ámbito.

De esta forma, la investigación indica que los organismos complejos evolucionaron mucho antes de que hubiera niveles sustanciales de oxígeno en la atmósfera, algo que anteriormente se había considerado un prerrequisito para la evolución de la vida compleja.

"La Tierra tiene aproximadamente 4.500 millones de años, y las primeras formas de vida microbiana aparecieron hace más de 4.000 millones de años. Estos organismos se agrupaban en dos grupos: las bacterias y las arqueas, distintas pero relacionadas entre sí, conocidas colectivamente como procariotas", explica la coautora Anja Spang, del Departamento de Microbiología y Biogeoquímica del Real Instituto Neerlandés de Investigación Marina.

Los procariotas fueron la única forma de vida en la Tierra durante cientos de millones de años, hasta que evolucionaron células eucariotas más complejas que incluyen organismos como algas, hongos, plantas y animales.

Davide Pisani, profesor de Filogenómica en la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Bristol y coautor, detalla: "Las ideas previas sobre cómo y cuándo los primeros procariotas se transformaron en eucariotas complejos han sido en gran medida especulativas. Las estimaciones abarcan mil millones de años, ya que no existen formas intermedias y faltan pruebas fósiles definitivas".

Sin embargo, el equipo de investigación colaborativa ha desarrollado una nueva forma de investigar estas cuestiones, ampliando el método de los "relojes moleculares" que se utiliza para estimar cuánto tiempo hace que dos especies compartieron un ancestro común.

El enfoque fue doble: al recopilar datos de secuencias de cientos de especies y combinarlos con la evidencia fósil conocida, pudimos crear un árbol de la vida con resolución temporal. Posteriormente, pudimos aplicar este marco para comprender mejor la cronología de los eventos históricos dentro de cada familia de genes, apunta el coautor principal, el profesor Tom Williams, del Departamento de Ciencias de la Vida de la Universidad de Bath (Reino Unido).

Al recopilar evidencia de múltiples familias de genes (más de cien en total) en múltiples sistemas biológicos y centrarse en las características que distinguen a los eucariotas de los procariotas, el equipo pudo comenzar a reconstruir el camino del desarrollo de la vida compleja.

Sorprendentemente, los investigadores encontraron evidencia de que la transición comenzó hace casi 2.900 millones de años, casi mil millones de años antes que otras estimaciones, lo que sugiere que el núcleo y otras estructuras internas parecen haber evolucionado significativamente antes que las mitocondrias. "El proceso de complejización acumulativa se desarrolló durante un período mucho más largo de lo que se creía", destaca el autor Gergely Szöllosi, jefe de la Unidad de Genómica Evolutiva Basada en Modelos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) de Japón.

Los datos permitieron a los científicos rechazar algunos escenarios propuestos para la eucariogénesis (la evolución de la vida compleja), y sus datos no encajaban perfectamente con ninguna teoría existente. En consecuencia, el equipo propuso un nuevo escenario basado en la evidencia para el surgimiento de la vida compleja, al que denominaron 'CALM' (Arqueón Complejo, Mitocondria Tardía).

El doctor Christopher Kay, autor principal e investigador asociado de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Bristol, incide: "Lo que distingue a este estudio es el análisis detallado de la función real de estas familias de genes, y de qué proteínas interactúan entre sí, todo ello en tiempo real. Para ello, se ha requerido la combinación de diversas disciplinas: la paleontología para fundamentar la cronología, la filogenética para crear árboles genealógicos fieles y útiles, y la biología molecular para contextualizar estas familias de genes. Fue una labor ardua".

"Uno de nuestros hallazgos más significativos fue que las mitocondrias surgieron significativamente más tarde de lo esperado. Este momento coincide con el primer aumento sustancial del oxígeno atmosférico", agrega el autor Philip Donoghue, profesor de Paleobiología en la Facultad de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Bristol.

Esta idea vincula directamente la biología evolutiva con la historia geoquímica de la Tierra. El ancestro arqueológico de los eucariotas comenzó a desarrollar características complejas aproximadamente mil millones de años antes de que el oxígeno se volviera abundante, en océanos completamente anóxicos.