Las primeras células complejas

La historia

Dos tipos de células

Todos los seres vivos están hechos de células, pero no todas las células son iguales. Hay dos grandes tipos. Las células más sencillas, las de las bacterias y las arqueas, son pequeñas y su ADN flota libre en el interior. Las células complejas, llamadas eucariotas, son mucho más grandes, a menudo diez veces más largas o más, y su ADN está guardado en un compartimento aparte, el núcleo. Dentro tienen también muchas estructuras pequeñas con tareas distintas, que se llaman orgánulos. Las plantas, los animales, los hongos y todos los organismos unicelulares más grandes, como las amebas, están hechos de células eucariotas. Y tú también.

Las células eucariotas aparecieron después de al menos mil quinientos millones de años de vida hecha solo de bacterias y de arqueas. El momento exacto no está claro. Los fósiles seguros más antiguos, pequeñas esferas con la superficie decorada llamadas acritarcos, tienen unos 1800 millones de años, aunque son raros y se discute sobre ellos. Los estudios del ADN de los seres vivos de hoy sugieren que las células eucariotas nacieron hace entre 2000 y 1600 millones de años, en un tiempo que los científicos calculan con un margen de error amplio.

Una gran alianza

¿Cómo nació una célula tan complicada? La idea más aceptada se llama teoría endosimbiótica, es decir, «de la alianza dentro de la célula». Dice que algunas partes de las células complejas eran en origen bacterias independientes. Un día una célula más grande engulló una bacteria más pequeña; en lugar de digerirla, las dos empezaron a colaborar. La bacteria de dentro recibía protección y alimento, y la célula anfitriona recibía energía. A lo largo de muchas generaciones, las dos se volvieron inseparables.

La bacteria que se transformó en la mitocondria, la «central eléctrica» de la célula, era capaz de usar el oxígeno para sacar energía de la comida. Más tarde, en algunas células, se añadió un segundo huésped: una cianobacteria que se convirtió en cloroplasto, el órgano de la fotosíntesis. Las pruebas son muchas. Las mitocondrias y los cloroplastos tienen un pequeño ADN propio, circular como el de las bacterias; se dividen por su cuenta dentro de la célula, como harían unas bacterias; tienen una doble membrana, como si las hubieran tragado. El ADN de las mitocondrias de una persona, por ejemplo, está formado por solo 37 genes y casi siempre se hereda de la madre.

La idea la propusieron a principios del siglo XX algunos científicos rusos y la retomó con fuerza en 1967 la bióloga estadounidense Lynn Margulis. Al principio fue recibida con mucho escepticismo; hoy está en los libros de texto de todo el mundo.

¿Quién era el anfitrión?

Falta por entender quién era la célula anfitriona. En los últimos años los genetistas han encontrado la respuesta más probable en un grupo de arqueas, descubiertas desde 2015 en el fondo del mar cerca de Groenlandia, junto a una zona de fuentes calientes llamada Castillo de Loki, por lo que se las llamó «arqueas de Asgard». Tienen en su ADN muchos genes que antes se creían exclusivos de las células eucariotas. Es probable, por tanto (aunque no todos los estudiosos están de acuerdo), que nuestras células nacieran de la unión entre una arquea de este tipo y una bacteria capaz de usar el oxígeno. Sigue abierto el orden de las etapas: por ejemplo, si el núcleo apareció antes o después que la mitocondria.

Por qué fue un paso tan grande

Una bacteria tiene poco espacio para guardar la energía: la produce a lo largo de su superficie. Una célula eucariota, con muchas mitocondrias en su interior, puede producir mucha más energía y, por tanto, permitirse un ADN más grande, muchas más proteínas y estructuras complejas. Es como pasar de una bicicleta a una fábrica con muchas centrales pequeñas. Esta energía extra hizo posibles también otras innovaciones, como el esqueleto interno de la célula, que permite cambiar de forma y engullir alimento, y más tarde la reproducción sexual, en la que se mezcla el ADN de dos progenitores y nacen individuos siempre un poco distintos.

Casi todo lo que llamamos «vida visible» empieza aquí. Durante mucho tiempo, sin embargo, las células eucariotas siguieron siendo microscópicas y vivían aisladas: el paso siguiente, juntarse en un cuerpo, se cuenta en la próxima ficha.