Un importante estudio publicado en Nature liderado por investigadores espa�oles replantea el origen celular como una historia ancestral de alianzas microbianas que dio lugar a los complejos organismos pluricelulares de los seres vivos que hoy conocemos. El art�culo contribuye a desentra�ar el misterio de c�mo y por qu� surgieron las intrincadas relaciones de las c�lulas que conforman nuestro organismo y permiten que la vida exista.El origen y el proceso por el que surgieron las c�lulas eucariotas es a�n una de las grandes preguntas de la biolog�a desde que Lynn Margulis* propusiera que la mitocondria celular (la central el�ctrica de la c�lula) fuera el fruto de la simbiosis de una bacteria aer�bica fagocitada por una c�lula eucariota primitiva de la que se hizo esclava.Esta idea dio origen a la teor�a endosimbi�tica o simbiog�nesis, uno de los pilares de la biolog�a moderna y la f�sica celular, que explica c�mo la vida pas� de ser un conjunto de c�lulas simples y primitivas (procariotas, como las bacterias y las arqueas) a c�lulas complejas con �rganos internos (eucariotas) relacionadas entre s� que conforman el organismo de todos los seres vivos. En este proceso habr�a sido clave el papel de la mitocondria, que provey� a estas relaciones simbi�ticas de c�lulas primitivas de un super�vit energ�tico que les permiti� desarrollar estructuras gen�ticas cada vez m�s complejas: una especie de motor econ�mico de la actividad biol�gica.Ahora, una investigaci�n espa�ola* del Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputaci�n (BSC-CNS), coordinado por el bi�logo y bioqu�mico Toni Gabald�n, replantea esta hip�tesis. M�s all� del protagonismo que se le atribuye a la mitocondria, propone que el proceso de la simbiog�nesis fue m�s largo y complejo de lo que se pensaba, prolong�ndose durante cientos de miles de a�os. Tambi�n sugiere que en este proceso de desarrollo de c�lulas eucariotas contribuyeron al menos otras dos bacterias diferentes a las que se cre�a y adem�s se produjeron disintos periodos de transferencia g�nica horizontal desde bacterias y virus gigantes. Los resultados, que se publican en Nature, sugieren un proceso mucho m�s dilatado y gradual de intercambios entre microorganismos."El origen de la c�lula compleja es, sin duda, una de las transiciones m�s importantes en la historia de la vida en nuestro planeta. Sin ella no hubiera sido posible la posterior evoluci�n de los animales pluricelulares como plantas, insectos, anfibios, reptiles y mam�feros, incluyendo a los seres humanos. Es tambi�n una de las transiciones m�s abruptas y enigm�ticas", explica Jordi Bascompte, catedr�tico de Ecolog�a en el departamento de Biolog�a Evolutiva y Estudios Ambientales de la Universidad de Z�rich."Este trabajo contribuye a nuestra comprensi�n de dicha transici�n proporcionando evidencias muy s�lidas de que hubo m�ltiples eventos de incorporaci�n de componentes gen�ticos de diversos procariotas, incluso antes del famoso evento de endosimbiosis entre la c�lula hu�sped, una arquea y el procariota que dio lugar a las mitocondrias", contin�a este experto en SMC Espa�a."Estos nuevos resultados abren la puerta a una comprensi�n m�s detallada de este importante hito evolutivo y "abre las puertas a futuros desarrollos que permitan entender qu� tipo de innovaciones en el proceso de regulaci�n gen�tica fueron capaces de lidiar con este origen a partir de m�ltiples organismos de la c�lula eucariota. Esencialmente, c�mo la vida fue capaz de pasar de un sistema operativo a otro muy diferente, de pasar de una red de regulaci�n gen�tica a una red de redes".Una de las grandes preguntas de la biolog�aUna espiral representa la herencia gen�tica de m�ltiples socios procariotas y el entorno microbiano donde pudo originarse el �ltimo ancestro com�n eucariota.IRB BarcelonaIlustraci�n de Laura FraileTodas las células de los animales, las plantas, los hongos y los protistas comparten una característica fundamental: son células eucariotas, es decir, células complejas, con compartimentos internos especializados. También lo son las células que forman nuestro cuerpo. Cómo surgió este tipo de célula es una de las grandes preguntas de la biología. Durante décadas, la explicación dominante ha situado la incorporación de la mitocondria como el gran punto de inflexión: una arquea habría establecido una relación simbiótica con una bacteria, que con el tiempo se convirtió en la mitocondria, y esta alianza habría abierto la puerta a la complejidad celular.El estudio liderado por Toni Gabaldón, investigador ICREA en el IRB Barcelona y el Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), publicado en Nature, replantea esta visión. El trabajo no niega el papel central de la mitocondria, pero sugiere que el origen de las células complejas fue más largo, gradual y coral de lo que se pensaba. Según los resultados, otros grupos bacterianos, además del ancestro de la mitocondria, dejaron una huella importante en el ancestro común de todos los eucariotas.Al reconstruir las huellas genéticas de aquel proceso, el trabajo aporta una nueva visión sobre un episodio clave en la historia de la vida: el origen del linaje celular al que pertenecen animales, plantas, hongos y protistas."Durante mucho tiempo hemos explicado el origen de las células complejas como una historia con dos grandes protagonistas: una arquea y la bacteria que dio lugar a la mitocondria. Nuestro estudio sugiere que ese relato es incompleto y hubo más actores en escena: incluyendo otros grupos bacterianos y virus gigantes que pudieron facilitar el intercambio de genes".IRB BacelonaUn ancestro com�n"El grupo de Gabald�n permite reconstruir el proteoma del �ltimo antepasado com�n de los eucariotas (LECA), y analiza las contribuciones de otros linajes a su genoma quim�rico", a�ade Juli Peret�, catedr�tico de Bioqu�mica y Biolog�a Molecular en la Universidad de Valencia. "Refuerza la idea de que la eucariog�nesis sigui� un modo evolutivo gen�ticamente mestizo (mucho m�s complejo que el encuentro binario arquea-bacteria) marcado por un tempo dilatado, coherente con sus ideas anteriores sobre un origen tard�o de la mitocondria"."M�s all� de las aportaciones de los dos socios ampliamente reconocidos en el origen de la c�lula eucariota (una arquea antepasada de las actuales Asgard y una alfa-proteobacteria, la precursora de la mitocondria), debi� de haber muchas otras transferencias horizontales de genes desde bacterias y virus en el camino de construcci�n del genoma de LECA.Adem�s, "identifican al menos dos oleadas de transferencias gen�ticas hacia el hu�sped arqueano, antes de la emergencia de la mitocondria. Adem�s, aporta hip�tesis sobre el contexto ecol�gico de los tapetes microbianos en el que se debieron producir estos encuentros que resultaron en la complejidad eucari�tica"."Los autores tratan uno de los problemas fundamentales de la biolog�a: entender el origen de la c�lula eucariota", y "refuenza la idea que ya se hab�a sugerido en un art�culo anterior de Toni Gabald�n: que la mitocondria fue una incorporaci�n relativamente tard�a. Esto va en contra de una visi�n m�s cl�sica en la que la adquisici�n temprana de la mitocondria habr�a sido el motor principal de la evoluci�n de la complejidad eucariota". a�ade Arnau Seb� Pedr�s, profesor de investigaci�n ICREA en el Centro de Regulaci�n Gen�mica (CRG) de Barcelona."El estudio tambi�n sugiere que la transferencia horizontal de genes desde otras bacterias (y desde virus gigantes) fue un factor clave para explicar el origen de parte de los genes eucariotas. En este sentido, el trabajo propone una visi�n m�s compleja y gradual del origen de la c�lula eucariota, en la que distintas interacciones microbianas habr�an contribuido a formar el repertorio g�nico de los primeros eucariotas. Este sea quiz�s el mensaje m�s novedoso"."Ejemplifica a la perfecci�n c�mo la secuenciaci�n masiva y el an�lisis comparado de genomas a lo largo del �rbol de la vida est�n transformando nuestra capacidad para reconstruir, poco a poco, las grandes transiciones evolutivas del pasado".Berend Snel, catedr�tico en la Universidad de Utrecht, Pa�ses Bajos, coincide en que "la cuesti�n del origen de la c�lula eucariota es de una importancia fundamental: la divergencia b�sica en la estructura celular, que separa a las bacterias y las cianobacterias del resto de organismos celulares, representa la mayor discontinuidad evolutiva que se puede encontrar en el mundo actual".Snel explica que el estudio responde a la importante cuesti�n de determinar qu� genes pose�a el ancestro com�n de los eucariotas y de d�nde proven�an (es decir, de qu� especies). "Demuestra claramente que, a diferencia de modelos anteriores, otras bacterias e incluso quiz�s virus contribuyeron a los genes del ancestro eucariota (...): m�ltiples oleadas de transferencia horizontal de genes (...) y un tapete microbiano podr�an haber moldeado el genoma, el metabolismo y la biolog�a celular del protoeucariota". Una hip�tesis respaldada por un an�lisis a gran escala de datos gen�micos", apunta.Una realidad mucho m�s compleja e interesanteTambi�n William C. Ratcliff, profesor e investigador en el departamento de Biolog�a del Instituto Tecnol�gico de Georgia, EEUU, se�ala que el art�culo replantea la explicaci�n convencional de la eucariog�nesis suele centrarse en un �nico evento simbi�tico: una arquea Asgard que incorpora una alfaproteobacteria, esta se convierte en la mitocondria, y a partir de ah� todo se desarrolla. "La realidad fue mucho m�s compleja e interesante".En conjunto, el art�culo presenta argumentos convincentes de que la eucariog�nesis no fue una transici�n de fase desencadenada por un �nico evento, sino un proceso gradual de ensamblaje gen�tico a partir de un entorno microbiano diverso, y nos muestra cu�nto nos queda por aprender sobre c�mo se desarroll� dicho proceso"."El linaje protoeucariota adquiri� genes de m�ltiples grupos bacterianos no relacionados durante un periodo de tiempo probablemente muy extenso y la endosimbiosis mitocondrial, si bien importante, fue solo un episodio en una historia mucho m�s larga de interacciones. Tendemos a sobrevalorar la mitocondria en nuestra concepci�n de los or�genes eucariotas, y este art�culo corrige esa idea".Adem�s, tiene una l�gica impecable. "Si las arqueas de Asgard fueron capaces de establecer una relaci�n simbi�tica con un linaje bacteriano, internalizando gran parte de su genoma, no hay raz�n para suponer que esa fuera la �nica interacci�n de este tipo. Estos organismos estaban integrados en complejas comunidades microbianas, y las huellas de esas interacciones ecol�gicas a�n son legibles en los genomas eucariotas miles de millones de a�os despu�s". Esto tambi�n plantea la cuesti�n de si algunos de estos genes proven�an de endosimbiontes anteriores que se perdieron, quiz�s antes del inicio de la simbiosis que dio origen a la mitocondria. Tendemos a olvidar la ecolog�a cuando analizamos la reconstrucci�n gen�mica antigua desde una perspectiva m�s amplia, y este trabajo nos recuerda su enorme importancia". "El hallazgo del virus es particularmente fascinante", a�ade, y refuerza la idea de que los virus desempe�an un papel fundamental en la din�mica evolutiva a largo plazo."El origen de la c�lula eucariotica es un misterio que solo se ha resuelto parcialmente. La teor�a de la uni�n entre ancestros de la mitocondria y arqueobacterias, de la que fue pionera Lynn Margulis, abri� las puertas para explorar el problema con ideas poco ortodoxas", contextualiza Alfonso Mart�nez Arias, profesor de investigaci�n ICREA Senior e investigador en Sistemas de Bioingenier�a-MELIS de la Universidad Pompeu Fabra. "En lugar de transformaciones graduales cl�sicas, propon�a la existencia de saltos fenot�picos derivados de fusiones entre organismos. Con los a�os, se han ido acumulando datos en apoyo de esta teor�a, pero la complejidad de la c�lula eucariota indica que esa fusi�n ancestral no puede dar cuenta de la complejidad"."Este trabajo presenta evidencia s�lida y provocativa de varios ciclos de invasiones y adquisiciones paras�ticas que, al parecer, predatan la invasi�n que dar�a lugar a la mitocondria. Quiz�s estas invasiones y fusiones prepararon el terreno para otras posteriores. El supuesto papel de los virus en estos procesos evolutivos tempranos es particularmente interesante, pues se sabe que han participado en otros posteriores".UV* Lynn Margulis (Chicago, EEUU, 1938-2011) doctora en Genética por la Universidad de California-Berkeley, desafió las bases de la teoría de la evolución de Darwin proponiendo que no sólo existe una evolución gradual (teoría de la selección natural), sino que un suceso brusco y ocurrido una sola vez en la historia puede producir grandes saltos evolutivos.Propuso que la evolución surge de la interacción y la colaboración y no tanto de mutaciones al azar en los genes de los organismos, seleccionadas de forma natural por la competencia entre especies. Su teoría chocaba frontalmente con los pilares del neodarwinismo, la teoría ampliada que parte de la evolución de Darwin.Esta bióloga revolucionó la teoría de la evolución dando la solución a un enigma: las células eucariotas (células con núcleo que se encuentran en animales, plantas y hongos) aparecieron como consecuencia de la simbiosis de otras células más simples y sin núcleo (las procariotas, que son bacterias y arqueas).Estos planteamientos no eran totalmente originales, sino que compendió hallazgos de autores olvidados, como los rusos Konstantín Merezhkovsky y Boris Kozo-Polyansky, que la microbióloga amplió y completó: su papel fue fundamental en su difusión y posterior aceptación generalizada con la publicación su primer artículo en 1967 On the origin of mitosing cells publicado en la revista Journal of Theoretical Biology.Margulis partió de la simbiosis de la mitocondria para desarrollar la teoría endosimbiótica: las células eucariotas y todos sus orgánulos surgieron como consecuencia de procesos de combinación entre diferentes organismos.Su trabajo supuso un cambio de paradigma sobre el origen la vida compleja, la cooperación biológica, que identificaba la cooperación y la asociación como un factor decisivo en la evolución de los organismos, lo que tuvo un inmenso impacto en la historia evolutiva y abrió una nueva ventana en las ciencias de la vida. Hoy día la genómica moderna le ha dado la razón.La microbióloga también hizo grandes aportaciones a la teoría de Gaia de James Lovelock, que defiende que la presencia de vida en el planeta ha contribuido a inducir el mantenimiento de unas condicionas idóneas para la biosfera.Fuentes: Museo de Ciencias Naturales, National Geographic. BBVA Open Mind. Universidad de Vàlencia.Un microbio nadador en el origen de todoI�aki Ruiz-Trillo, investigador principal en el Instituto de Biolog�a Evolutiva (CSIC-UPF), apunta unacuesti�n conceptual: qu� entendemos exactamente por LECA. "Tradicionalmente se ha tendido a imaginar LECA [�ltimo Ancestro Com�n Eucariota] como una c�lula individual bien definida y creo que los autores lo ven as�. Sin embargo, una visi�n alternativa es considerar LECA como una poblaci�n diversa, posiblemente con estructura pangen�mica, en la que distintos individuos compart�an un n�cleo com�n de genes, pero manten�an repertorios accesorios variables"."Si esta visi�n es correcta, reconstruir la historia de LECA gen por gen puede resultar problem�tico. Quiz� la pregunta m�s relevante no sea "�de qu� bacteria procede este gen?", sino "�qu� reservorio g�nico estaba disponible en las poblaciones ancestrales que dieron lugar a los eucariotas?". El foco pasar�a as� de una c�lula ancestral concreta a una poblaci�n ancestral din�mica.""Desde esta perspectiva, los resultados del art�culo no ser�an tanto una demostraci�n de asociaciones exclusivas con determinados grupos bacterianos como una confirmaci�n de que la eucariog�nesis tuvo lugar en un contexto de intensa conectividad gen�tica dentro de comunidades microbianas complejas".El trabajo concuerda con una visi�n emergente del ancestro unicelular de todos los organismos complejos modernos (denominado LECA, el �ltimo ancestro com�n eucariota) como un microbio nadador con miles de genes y con gran parte de la complejidad de las c�lulas modernas ya presente hace entre 1.500 y 1.800 millones de a�os, a�ade Edward M. Marcotte, profesor de Bioqu�mica en la Universidad de Texas en Austin. "Los autores demuestran que los genes de LECA surgieron de m�ltiples ancestros anteriores, una combinaci�n de genes de diferentes ramas del �rbol de la vida microbiana e incluso de virus. Este trabajo, junto con el de otros grupos, nos ofrece una visi�n de los primeros pasos en la evoluci�n de los organismos complejos modernos."Como ocurre con cualquier intento de remontarse tan atr�s en el tiempo, incluso si la visi�n general es correcta, preveo que los detalles seguir�n perfeccion�ndose y cambiando ligeramente con futuros an�lisis. En particular, a medida que la comunidad cient�fica mundial contin�a descubriendo m�s ramas de la vida microbiana, podemos esperar estimaciones cada vez m�s precisas del origen de los genes modernos".Este experto menciona otro art�culo publicado la semana pasada por su grupo en Cell Genomics que sescribe la determinaci�n de los genes codificadores de prote�nas (el proteoma) presentes en LECA y luego aborda la cuesti�n de c�mo estas prote�nas se organizaron en 'm�quinas moleculares', capturando la organizaci�n f�sica de la maquinaria bioqu�mica b�sica en este ancestro cr�tico de toda la vida compleja moderna."El art�culo del grupo de Toni Gabald�n tambi�n define primero los genes en LECA, pero luego aborda la cuesti�n de su origen, es decir, su ascendencia: �surgieron de ancestros bacterianos o arqueales? �Se pueden determinar estos or�genes con mayor precisi�n? Nuestros dos art�culos son bastante complementarios (...) si bien ambos grupos describen los genes de LECA, nuestro trabajo los utiliza como punto de partida para estudiar genes y enfermedades modernas, mientras que el trabajo de Bernabeu, Manzano-Morales, Marcet-Houben y Gabald�n los utiliza para remontarse a�n m�s en el tiempo y estudiar el origen de los genes de LECA".*El proyecto ha esta financiado principalmente por la Gordon and Betty Moore Foundation, ha contado con recursos computacionales de la Red Espa�ola de Supercomputaci�n (RES) proporcionados por el BSC en MareNostrum 5, y ha contado con el apoyo del Ministerio de Ciencia e Innovaci�n.Nature https://www.nature.com/articles/s41586-026-10639-9