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Infraestructura de la biodiversidad

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El suelo es un lugar idóneo para la vida, por las razones expuestas en artículos anteriores. Desde su nacimiento, la vida comenzó a funcionar con una estructura compleja y ordenada llamada célula. A lo largo de la historia sólo han existido dos tipos de células. Este tipo de células guardan el secreto de la capacidad de aumentar la biodiversidad.

Quienes investigan el árbol genealógico de los microorganismos agradecerían que fuera la máquina del tiempo para observar los primeros seres vivos. Pero como la máquina del tiempo no existe, deben aprovechar la lógica y el sentido común.

El sentido común aporta unas reglas básicas. La primera es la creación de estructuras simples, de las que se desarrollaron estructuras complejas. Nadie ha visto desarrollar una estructura más sencilla pero es un axioma muy inteligente.

Y otro axioma es el utilizado por quienes investigan la evolución de la vida: las estructuras exitosas de la vida no desaparecen. Las especies, sí, desaparecen --con éxito interno -. Pero la forma de la vida no; si algún tipo de célula ha tenido éxito, hoy en día hay seres vivos que tienen este tipo de células. Lo que hoy no existe nunca ha existido.

Procariota y eucarioto

Actualmente sólo existen dos tipos de células: una simple célula, el procarioto y una compleja célula, el eucarioto. Si se busca en todo el mundo y entre todos los seres vivos, no se encuentra otro tipo de células, ni siquiera una intermedia entre ambas. Por lo tanto, está aceptada la ausencia de células intermedias. Y, según el axioma de la complejidad, primero se formó la célula procariota y a partir de ahí se desarrolló el eucarioto.

La primera, procariota, es una célula de éxito. Es la célula de las bacterias, por ejemplo. Cuenta con todo el equipamiento básico necesario para la supervivencia: proteínas para reacciones químicas básicas, estructuras que las fabrican, ribosomas, y la información que necesitan los ribosomas para fabricar proteínas codificadas en la molécula de ADN. Todos estos ingredientes están libres dentro de la célula procariota, en un caldo básico de la vida. Además, dispone de herramientas de absorción de alimentos desde el medio externo en la pared celular.

¿Qué más necesitaría? Nada. Esta estructura ha funcionado desde los inicios de la vida y ha tenido un gran éxito. Entre ellas surgieron muchas especies, una gran biodiversidad. Y en los primeros 2.000 millones de años de historia de la vida sólo hubo procariotas.

Pero eso cambió. Hace unos 1.500 millones de años apareció una célula eucariota, mucho más compleja. La diferencia más importante con el procarioto es que tiene una guarida del código genético, una especie de “contenedor” dentro de la célula. A este contenedor se le llama núcleo, y la propia existencia del núcleo da nombre a la célula: eukarioto significa núcleo y prokarioto significa núcleo.

La complejidad ha traído ventajas al eucarioto. La ventaja de ser un núcleo es que la célula puede gestionar mucho más genoma --es decir, puede tener mucha más información genética - que si el ADN está libre dentro de la célula. De hecho, los procariotas tienen un único cromosoma y los eucariotas varios. Y no es sólo cuestión del núcleo. Los eucariotas tienen unas estructuras llamadas microtúbulos, en forma de bastón, que dan forma a toda la célula. Esto también ha contribuido a la célula eucariota, que puede tener muchas más formas que el procarioto simple.

Nacimiento del eucarioto

De alguna manera, el eucarioto se desarrolló desde procariotas, sin perder sus ventajas. La cuestión es cómo pasó eso.

Los microbiólogos no se ponen de acuerdo. La explicación clásica es que algunos procariotas, mediante mutaciones aleatorias sencillas, fueron cambiando poco a poco. Cambia y cambia hasta formar una célula eucariota, que tras el éxito del eucarioto, evoluciona. Se trata, en gran medida, de una explicación según la teoría de la selección natural de Darwin. Pero muchos expertos no admiten que sea posible crear aleatoriamente la complejidad de los eucariotas. Plantean otra explicación: la célula eucariota es una combinación de varios procariotas. Aquellos procariotas que vivían en la simbiosis, desempeñando cada uno una de sus funciones, formaron una compleja célula dentro de una sola membrana. Esta teoría fue propuesta por el estadounidense Lynn Margulis, que revolucionó el mundo evolutivo.

Sin embargo, ni una explicación ni la otra han sido plenamente demostradas. Algunos análisis genéticos sirven para reforzar una y otra explicación, pero el debate no está completamente cerrado.

El biólogo estadounidense Carl Woese estudió el gen rRNA 16S en numerosos microorganismos. Es uno de los genes necesarios para la formación de ribosomas, todos los vivos. Es por ello que sirve para analizar la evolución, cuanto más parecido se ha producido en dos especies, más próximas se encuentran ambas en el árbol genealógico. A la vista del resultado de la investigación, Woese concluyó que el primer eucariota surgió de la evolución de un arqueo, un microorganismo simple muy parecido a las bacterias. Y que esta evolución se produjo a través de pequeñas mutaciones.

Para estudiar la explicación de Margulis también se está utilizando la genética: si el eucarioto es una combinación de varios procariotas, los genomas de todos estos procariotas deben estar presentes en el eucarioto, incluso fuera del núcleo (o al menos restos de genomas). Todavía no se ha conseguido por completo encontrarlos, entre otras cosas porque es muy difícil extraer algunos genomas. Sin embargo, Margulis está convencido de que el primer eucarioto surgió de la simbiosis entre el arqueólogo del género Thermoplasma y un espiratorio. El espiratorio es una bacteria alargada helicoidal cuya principal aportación sería la administración de microtúbulos al eucarioto, unas estructuras que dan forma a toda la célula. Posteriormente, este primer eucarioto incorporaría otra bacteria para la producción de la mitocondria, que produce la energía del eucarioto y, en el caso de las plantas, otra bacteria fotosintética que se convirtió en cloroplasto.

Simbiosis

La idea revolucionaria de la segunda exposición es tener en cuenta la simbiosis. Los seres vivos de éxito pueden unirse para crear una vida más compleja. En la explicación de Margulis, además, la célula eucariota puede adoptar formas especiales gracias a los microtúbulos, además de gestionar códigos genéticos muy grandes gracias al núcleo. La combinación de ambas características permite la creación de organismos muy nuevos. La simbiosis aumenta enormemente la biodiversidad.

Los primeros eucariotas son los protistas, como los paramecios de hoy. Las amebas son un ejemplo de las siguientes que surgieron con la inclusión de las mitocondrias. Todos ellos son seres vivos monocelulares, microscópicos (como bacterias y arqueos). Sin embargo, la evolución no quedó ahí, con la unión de muchas células aparecieron grandes seres vivos. Aparecieron animales, plantas y hongos.

En los tres casos se trata de agrupaciones de células eucariotas. Los procariotas nunca se reunieron para crear un gran ser vivo (si no es para crear una célula eucariota, según la teoría de Margulis). Por lo tanto, en esto también es evidente la gran capacidad biológica de la célula eucariota. Una vez producido el eucarioto, la biodiversidad no aumentó mediante la creación de un nuevo tipo de células, sino mediante la creación de agrupaciones de las existentes.

Especialización

Los conjuntos celulares tienen una gran ventaja: cada célula puede especializarse, no está obligada a hacer todo lo necesario para vivir. Y, por tanto, puede hacer muchas más cosas que las imprescindibles para sobrevivir.

Mira a ti mismo. Eres un animal grande y complejo. Tienes órganos. El corazón, por ejemplo, bombea sangre sin preocuparse del metabolismo. El hígado se encarga del metabolismo sin preocuparse del bombeo de sangre. Le llegará la sangre como el corazón recibe los alimentos. Cada órgano cumple una función y entre todos logran sobrevivir todo un cuerpo complejo. Es más, los ojos, por ejemplo, no tienen una responsabilidad básica de la vida; en el ojo, las células eucariotas están especializadas en captar la luz del entorno y convertirla en señal eléctrica para enviarla al cerebro.

El propio cerebro es un ejemplo muy especial de especialización. Estás usando estas líneas para leerlas y eso no es una función básica de la vida. También puedes sobrevivir sin leerlo. Pero la lectura te da nuevas posibilidades de vivir.

Todo ello es un ejemplo del funcionamiento de un animal complejo, el ser humano. Otros animales tienen otras especializaciones. Y las plantas y los hongos otros, cada uno diferente. Pero da igual, todas son nuevas infraestructuras que han incrementado la biodiversidad del planeta, infraestructuras biológicas especializadas. Y todas son consecuencia de la aparición de la célula eucariota.

La importancia del procarioto

No cabe duda de que la célula eucariota y la especialización permitieron aumentar la biodiversidad. Pero en este punto no podemos descartar el procarioto. Hay dos razones principales para hablar de procariotas.

Por un lado, desde el punto de vista de la propia biodiversidad, la eucariota no ha sido hasta ahora más fructífera que la procariota. La mayor parte de la biodiversidad existente es de microorganismos, en su mayoría procariotas. Cosas como son.

De hecho, el siguiente artículo habla y explica la historia de la biodiversidad. Se puede especular si en el futuro la biodiversidad generada por la célula eucariota va a ser mayor que la de los procariotas. Pero por el momento no es, y seguramente nunca lo será, ya que los procariotas están creando más especies nuevas que los eucariotas. La adaptación de la célula procariota al entorno ha sido mucho más larga.

Por otro lado, la compleja estructura del eucarioto no excluye al procarioto. De hecho, aunque todos los grandes seres vivos están formados por células eucariotas, conviven con procariotas. El ser humano necesita bacterias para sobrevivir. En el intestino, por ejemplo, son varias las bacterias capaces de extraer fertilizantes de los alimentos y sin ellas el intestino no puede hacer ese trabajo (el efecto es, además, diarreico). Todas las partes del cuerpo humano están viviendo en simbiosis con bacterias.

En definitiva, la simbiosis parece ser la principal opción de la biodiversidad. Inicialmente eran procariotas y sólo 2.000 millones de años vivieron en la Tierra. Luego, de repente, surgieron los eucariotas. Está a punto de ver si transcurridos otros 2.000 millones de años se creará otro tipo de células. Sin embargo, no parece que eso ocurra. En su lugar, la simbiosis puede ser una vez más un truco para aumentar la biodiversidad.