biologia

Un exhaustivo estudio genético publicado recientemente en la revista Nature ha desafiado algunos de los dogmas más arraigados de la biología evolutiva: las primeras células complejas surgieron al menos mil millones de años antes de lo que se pensaba, y lo hicieron en un ambiente con niveles de oxígeno insuficientes.

Hasta hace poco, la comunidad científica creía que la aparición de organismos complejos, precursores de los animales y, finalmente, de nosotros, tuvo lugar hace aproximadamente 630 millones de años, en un repentino brote de creatividad biológica. Sin embargo, este nuevo estudio, liderado por la Universidad de Bristol, nos obliga a reconsiderar esta línea temporal.

El camino hacia la complejidad, al parecer, no fue una carrera final, sino un maratón lento, tortuoso y extremadamente antiguo. La “maquinaria” de la vida compleja comenzó a desarrollarse casi mil millones de años antes de lo que se estimaba, en condiciones que hasta ahora se consideraban imposibles: en un mundo asfixiante y carente de oxígeno.

Procariotas y eucariotas

En nuestro planeta, a grandes rasgos, existen dos clases principales de vida. Por un lado, los procariotas: organismos unicelulares simples, como las bacterias y las arqueas, que se caracterizan por la ausencia de divisiones internas. Su material genético se encuentra disperso en su interior, sin estructuras diferenciadas. Podríamos compararlos con un estudio de una sola habitación: pequeño, eficiente, pero simple. Los procariotas fueron los primeros en aparecer, y se calcula que lo hicieron hace más de 4.000 millones de años.

Por otro lado, están los eucariotas, a los que pertenecemos. Este grupo, que surgió en la Tierra hace entre 1.500 y 2.000 millones de años, incluye a las algas, los hongos, las plantas y todos los animales. Las células eucariotas son mucho más sofisticadas. Si los procariotas son un “estudio”, las células eucariotas son “mansiones”: tienen compartimentos especializados (orgánulos), un centro de control protegido donde se guarda el ADN (el núcleo) y sus propias centrales energéticas (las mitocondrias). Sin ellas, la vida compleja, tal como la conocemos, nunca habría podido desarrollarse.

La pregunta clave era cómo una simple bacteria podía dar el salto a una célula eucariota más compleja. La teoría clásica sugería que esto ocurrió relativamente tarde en la historia geológica y que, previamente, era necesario que la atmósfera se enriqueciera con oxígeno para proporcionar la energía necesaria. Sin embargo, los investigadores de Bristol, en colaboración con la Universidad de Bath y el Instituto de Okinawa (OIST), han demostrado que esta idea es incorrecta.

Para ello, utilizaron la técnica de los “relojes moleculares”, analizando cientos de familias de genes para rastrear su historia en el tiempo, como seguir las huellas en un bosque. Al combinar estos datos genéticos con el registro fósil, el equipo creó un árbol de la vida con una resolución temporal sin precedentes.

El gran ‘salto’ de la vida

La principal conclusión del estudio es revolucionaria: la transición hacia la vida compleja comenzó hace 2.900 millones de años, más de mil millones de años antes de lo que se pensaba. Pero lo más sorprendente no es solo la fecha, sino el orden de los acontecimientos. Hasta ahora, se asumía que la célula primitiva primero adquirió la mitocondria (la central energética que utiliza oxígeno) y que, gracias a ese impulso energético, pudo desarrollar su complejidad (núcleo, esqueleto celular, etc.). Esta es la llamada hipótesis de “la mitocondria primero”.

Sin embargo, los datos del equipo de Bristol presentan un escenario completamente nuevo, que los investigadores han denominado CALM (Complex Archaeon, Late Mitochondrion, o Arquea Compleja, Mitocondria Tardía). Según este modelo, nuestros ancestros microscópicos ya habían comenzado a construir estructuras complejas, esqueletos internos y sistemas de transporte de membranas mucho antes de la aparición de las mitocondrias. En otras palabras, la vida no esperó a tener la “central eléctrica” instalada para empezar a ampliar la casa. La complejidad estructural precedió a la complejidad energética.

Y todo sin oxígeno

Estos hallazgos tienen implicaciones profundas para la geoquímica. Si los primeros pasos hacia la complejidad ocurrieron hace casi 3.000 millones de años, significa que tuvieron lugar en océanos anóxicos, completamente desprovistos de oxígeno.

“El ancestro de los eucariotas –explica Philip Donoghue, paleobiólogo de la Universidad de Bristol y coautor del estudio– comenzó a desarrollar características complejas aproximadamente mil millones de años antes de que el oxígeno fuera abundante”. De hecho, las mitocondrias, esenciales para nuestra respiración, aparecieron mucho más tarde, coincidiendo con el aumento de los niveles de oxígeno en la atmósfera.

Este descubrimiento cambiará la forma en que buscamos vida en otros planetas. Si la complejidad puede surgir en mundos sin oxígeno, el rango de lugares donde podríamos encontrar “vida avanzada” se amplía considerablemente.

Hasta ahora, la cronología aceptada era conservadora. Se creía que las bacterias dominaron durante 3.000 millones de años y que la vida compleja solo despegó hace unos 635 millones de años, tras un aumento global del oxígeno.

Algunas pistas previas

Sin embargo, y a pesar de la novedad del estudio de Nature, ya existían indicios de que algo no encajaba. Como ya publicó ABC, existen antecedentes intrigantes, como los descubiertos en julio de 2024 en la cuenca de Franceville, en Gabón. Allí, un equipo dirigido por Ernest Chi Fru, de la Universidad de Cardiff, encontró fósiles de organismos supuestamente complejos de hace 2.100 millones de años.

Aquel hallazgo, considerado un “experimento fallido” de la naturaleza, sugería que la vida intentó dar el salto a la complejidad mucho antes, aprovechando un pico temporal de oxígeno provocado por volcanes submarinos y cianobacterias, pero que retrocedió y se extinguió cuando las condiciones empeoraron.

El nuevo estudio genético no contradice necesariamente la existencia de experimentos fallidos como el de Gabón, sino que les proporciona un marco teórico más profundo. Nos dice que la maquinaria genética para la complejidad no surgió de la nada, ni en Gabón hace 2.100 millones de años, ni tampoco hace 600 millones de años, porque los “ladrillos” genéticos para construir células complejas se estaban formando lentamente desde mucho antes, desde hace 2.900 millones de años.

Por lo tanto, lo que Chi Fru llamó en su momento un “primer intento que no logró prosperar”, podría ser en realidad una de las primeras manifestaciones físicas visibles de ese largo proceso genético invisible que acaba de revelar la Universidad de Bristol. La vida, sencillamente, estaba ensayando.

¿Por qué tardamos tanto?

Pero si la maquinaria comenzó a funcionar hace 2.900 millones de años, ¿por qué tardamos tanto en ver animales grandes y plantas? Gergely Szöllősi, otro de los autores del estudio, lo resume con el concepto de “complejificación acumulativa”. En otras palabras, no se puede construir un rascacielos en un día.

La evolución de la vida compleja no fue un evento puntual, sino un proceso extremadamente lento. Primero hubo que “inventar” las herramientas internas (el núcleo, el esqueleto celular, etc.) en un mundo sin aire. Luego, hubo que esperar a la fusión con una bacteria que diera origen a la mitocondria. Y, finalmente, hubo que esperar aún más, a que el planeta cambiara y se llenara de oxígeno, para que esa maquinaria pudiera funcionar a pleno rendimiento y crear la biodiversidad que disfrutamos hoy.

La idea de que la Tierra fue un lugar aburrido, habitado solo por bacterias “tontas” durante la mayor parte de su historia, parece estar llegando a su fin. En las profundidades de aquellos océanos oscuros y sin oxígeno, hace casi 3.000 millones de años, la naturaleza ya estaba trabajando silenciosamente en el diseño de la célula que, eones después, daría lugar a las criaturas que intentan comprenderla.