El investigador de la Universitat de València Fernando Ballesteros es uno de los coautores del artículo que ha publicado la prestigiosa revista ‘PNAS’ en la que se explica cómo las células simples dieron lugar a las complejas. La investigación aporta luz para entender qué y por qué somos. Ballesteros apunta, después de este exhaustivo estudio, que la aparición de la vida compleja era inevitable.
La aparición de los organismos eucariotas como el ser humano fue un evento necesario en la evolución. Un equipo internacional de científicos coliderado por la Universitat de València ha descubierto que esta aparición fue consecuencia de la dificultad creciente del genoma para encontrar proteínas cada vez más largas según la vida se iba haciendo más compleja, lo que forzó un cambio en las reglas de juego genéticas. Este descubrimiento, realizado tras estudiar los genes de más de 33.000 especies a lo largo de todo el árbol de la vida, y publicado ahora en la prestigiosa revista ‘PNAS’, aporta una nueva comprensión sobre el papel de las restricciones en el origen de la complejidad de los organismos.
Durante buena parte de la historia de la Tierra, la vida estuvo representada exclusivamente por células simples sin núcleo procariotas, tales como las bacterias, células cuyos genomas se autorregulan mediante proteínas. Pero “este mecanismo simplemente llegó a un límite, un muro más allá del cual la complejidad ya no podía crecer”, señala Fernando Ballesteros, uno de los coautores e investigador de la Universitat de València. Estudiando las distribuciones de longitud de genes y sus proteínas asociadas en varios miles de organismos entre bacterias, arqueas, protistas, plantas, hongos y animales, hallaron un proceso de crecimiento multiplicativo en los genes que estaba abocado a una crisis computacional, ocurrida hace 2600 millones de años, que provocó la aparición de los eucariotas.
La sofisticación del mecanismo regulador de las células sin núcleo se podía mejorar incrementando el tamaño de las proteínas, pero solo hasta cierto punto, más allá del cual la búsqueda de nuevas proteínas se volvió computacionalmente inviable. Sin embargo, al mismo tiempo la longitud media de los genes que codifican tales proteínas fue creciendo de forma exponencial a lo largo de toda la historia de la vida, trazando el aumento de complejidad de los organismos. Esta tensión evolutiva entre genes que crecían y proteínas que ya no podían hacerlo, se resolvió mediante una transición de fase algorítmica, un tipo de transición característico de los sistemas de búsqueda de soluciones. Tras ella, el genoma cambió sus reglas de funcionamiento, incorporando dentro de los genes secuencias que no codificaban proteínas llamadas intrones. “Esta transición de fase algorítmica permitió superar las limitaciones del sistema regulador procariota, impulsando la aparición de nuevas funciones y facilitando la complejidad celular necesaria para la vida pluricelular”, concluye Enrique Muro, otro de los autores e investigador de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz.
La investigadora Lynn Margulis ya propuso la teoría endosimbiótica que establece que dos células se unieron en una relación simbiótica (de beneficio mutuo) que permitió el desarrollo de la mitocondria, la central energética de la vida. La investigación que ahora se publica es complementaria ya que aporta luz a cómo, a partir de la simbiosis, se pudo llegar a un nuevo sistema de regulación genética que permitiera mantener este nuevo nivel de organización celular.
Esta investigación, marcadamente transdisciplinar, combina biología, matemáticas y física, y abre las puertas a una nueva comprensión de la evolución y de la complejidad de los organismos, sentando las bases para nuevas vías de estudio de un periodo tan transcendental como desconocido de la evolución.
Referencia:
‘The emergence of eukaryotes as an evolutionary algorithmic phase transition’. Enrique M. Muro, Fernando J. Ballesteros, Bartolo Luque y Jordi Bascompte. PNAS 2025. Doi: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2422968122
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