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La levadura de cerveza protagoniza un experimento de evolución microscópica en laboratorio. Iniciado en 2018, tras cinco años, la Saccharomyces cerevisiae pasó de ser un hongo unicelular invisible a simple vista a convertirse en un organismo multicelular del tamaño de una pulga. Este caso ejemplifica los resultados de miles de generaciones de selección cuidadosa, demostrando una evolución sostenida hacia lo multicelular.
De gelatina a madera
Los estudios sobre los orígenes de la vida en la Tierra revelan que hace aproximadamente 3.500 millones de años surgieron los primeros organismos unicelulares. Sin embargo, aún tenemos un conocimiento limitado acerca de la evolución de las células individuales hacia formas multicelulares hace unos dos o tres mil millones de años.¿Cómo se produjo la transición desde una célula simple hasta el complejo entramado de tejidos que somos en la actualidad? Los investigadores esperan ejecutar el Experimento de Evolución a Largo Plazo de Multicelularidad (MuLTEE) durante décadas con el fin de conocer la historia.
«Al explorar la evolución de organismos unicelulares a gran escala, podemos entender mejor cómo se desarrollaron formas multicelulares cada vez más complejas e integradas, y estudiar ese proceso a medida que avanza», explica el biólogo evolutivo William Ratcliff de Georgia Tech.
Hasta el momento, los autores del estudio publicado en Nature han observado 3.000 generaciones de evolución y han notado que las poblaciones de levadura han pasado de ser «más débiles que la gelatina» a adquirir la «solidez y resistencia de la madera».
Cuando los científicos seleccionaron los grupos de levadura más grandes y de más rápido crecimiento de cinco poblaciones, generación tras generación, cultivaron un organismo que contenía más de medio millón de células clonales, 20 000 veces más grande que su antepasado.
«Descubrimos la existencia de un mecanismo físico totalmente nuevo que permitió a los grupos crecer hasta alcanzar un tamaño considerable», comenta el biólogo evolutivo Ozan Bozdag.
Diez mil veces más resistente
En los experimentos, las células de levadura desarrollaron extensiones en forma de ramas que aumentaron su tamaño y redujeron la densidad del organismo. Estas ramas se entrelazaron formando grupos con una consistencia similar a los geles modernos. Como resultado, el organismo evolucionado se volvió 10.000 veces más resistente que su ancestro unicelular.«Las ramas de levadura se entrelazaron, las células del grupo evolucionaron como una vid, enredándose entre sí y fortaleciendo toda la estructura», comenta Bozdag.
Además, los científicos descubrieron que el oxígeno desempeñó un papel relevante como limitante en el progreso evolutivo, especialmente en los primeros tiempos de la Tierra, cuando era escaso. Se cree que la presencia de ciertos tipos de bacterias en la atmósfera hace miles de millones de años permitió el florecimiento de las formas de vida multicelulares.
Los experimentos con levadura en el laboratorio respaldan esta idea, demostrando que solo las poblaciones de levadura que no dependían del oxígeno para producir energía fueron capaces de evolucionar a tamaños considerablemente grandes. Por otro lado, los grupos de levadura que requerían oxígeno se vieron obligados a dividir los recursos entre todas las células, generando un costo adicional para su crecimiento.
«Estoy emocionado de tener un sistema modelo en el cual podamos explorar la vida multicelular temprana a lo largo de miles de generaciones, aprovechando el asombroso poder de la ciencia moderna», comenta entusiasmado.