PRIMERS ORGANISMES MULTICEL·LULARS: ORIGEN, CARACTERÍSTIQUES - BIOLOGIA - 2025

Els primers organismes multicel·lulars, segons una de les hipòtesis més acceptades, van començar a agrupar-se en colònies o en relacions simbiòtiques. Amb el passar el temps, les interaccions entre els integrants de la colònia van començar a ser cooperatives i beneficiosa per a tothom.

De manera gradual, cada cèl·lula va patir un procés d'especialització per a tasques específiques, incrementant el grau de dependència amb les seves companyes. Aquest fenomen va ser crucial en l'evolució, permetent l'existència d'éssers complexos, incrementant la seva mida i admetent sistemes d'òrgans diferents.

Organismes colonials, com Volvox, ens permeten plantejar hipòtesis sobre les característiques potencials dels organismes multicel·lulars ancestrals. Font: Frank Fox

Els organismes multicel·lulars són organismes compostos per diverses cèl·lules - com els animals, les plantes, alguns fongs, etc. Actualment hi ha múltiples teories per explicar l'origen d'éssers multicel·lulars partint de formes de vida unicel·lulars que posteriorment es van agrupar.

Per què existeixen els organismes multicel·lulars?

La transició d'organismes unicel·lulars a multicel·lulars és una de les interrogants més apassionants i discutides entre els biòlegs. No obstant això, abans de discutir els possibles escenaris que van donar origen a la multicel·lularitat hem de preguntar-nos per què és necessari o beneficiós ser un organisme compost per moltes cèl·lules.

Mida cel·lular i relació superfície volum (S / V)

Una cèl·lula mitjana que forma part de el cos d'un vegetal o d'un animal mesura entre 10 i 30 micròmetres de diàmetre. Un organisme no pot augmentar de mida simplement estenent la mida d'una única cèl·lula per la limitació que imposa la relació entre la superfície i el volum.

Diferents gasos (com l'oxigen i el diòxid de carboni), ions i altres molècules orgàniques han d'entrar i sortir de la cèl·lula, travessant la superfície que es troba delimitada per una membrana plasmàtica.

D'allí ha de propagar-se per tot el volum de la cèl·lula. Així, la relació entre la superfície i el volum és més baixa en cèl·lules grans, si la comparem amb el mateix paràmetre en cèl·lules de major grandària.

Una cèl·lula molt gran té una limitada superfície d'intercanvi

Seguint aquest raonament, podem arribar a la conclusió que la superfície d'intercanvi disminueix de manera proporcional a l'augment de la mida cel·lular. Fem servir com a exemple un cub de 4 cm, amb volum de 64 cm ³ i superfície 96 cm ². La relació serà de 1,5 / 1.

En contrast, si prenem el mateix cub i el dividim en 8 cubs de dos centímetres la relació serà de 3/1.

Per això, si un organisme augmenta la seva grandària, la qual cosa és beneficiós en diversos aspectes, com en la recerca d'aliment, locomoció o fuita a depredadors, és preferible fer-ho per mitjà de l'augment en nombre de cèl·lules i així mantenir una superfície adequada per als processos d'intercanvi.

Avantatges de ser un organisme multicel·lular

Els avantatges de ser un organisme multicel·lular van més enllà de l'mer increment de mida. La multicelularidad va permetre l'increment de la complexitat biològica i la formació de noves estructures.

Aquest fenomen va permetre l'evolució de vies de cooperació molt sofisticades i comportaments de complementarietat entre els ens biològics que formen el sistema.

Desavantatges de ser un organisme multicel·lular

Malgrat aquests beneficis, trobem exemples - com en diverses espècies de fongs - de la pèrdua de multicel·lularitat, tornant a la condició ancestral d'éssers d'una sola cèl·lula.

Quan els sistemes de cooperació fallen entre les cèl·lules de l'organisme, poden generar-se conseqüències negatives. L'exemple més il·lustratiu és el càncer. No obstant això, hi ha múltiples vies que, en la majoria dels casos, aconsegueixen assegurar la cooperació.

Quins van ser els primers organismes multicel·lulars?

Els començaments de la multicel·lularitat s'han rastrejat fins a un passat molt remot, fa més de 1000 milions d'anys, segons alguns autors (per exemple, Selden & Nudds, 2012).

A causa de que les formes de transició s'han conservat pobrament en el registre fòssil, se sap poc sobre aquestes i de la fisiologia, ecologia i evolució, dificultant el procés d'elaborar una reconstrucció de la multicel·lularitat incipient.

De fet, no se sap si aquests primers fòssils eren animals, plantes, fongs, o bé cap d'aquests llinatges. Els fòssils es caracteritzen per ser organismes de plànols, amb una alta superfície / volum.

Evolució dels organismes multicel·lulars

Com els organismes multicel·lulars estan compostos de diverses cèl·lules, el primer pas en l'esdevenir evolutiu d'aquesta condició va haver de ser l'agrupació de cèl·lules. Això va poder ocórrer de diferents maneres:

Hipòtesi colonial i simbiòtica

Aquestes dues hipòtesis proposen que l'ancestre originari dels éssers multicel·lulars van ser colònies o bé éssers unicel·lulars que van establir relacions simbiòtiques entre si.

Encara no se sap si l'agregat es va formar a partir de cèl·lules amb identitat genètica diferencial (com una biopel·lícula o biofilm) o bé partint de cèl·lules mare i filla - genèticament iguals. És més possible aquesta última opció, ja que en les cèl·lules relacionades s'eviten els conflictes genètics d'interès.

La transició d'éssers compostos per una sola cèl·lula a organismes multicel·lulars suposa diversos passos. La primera és la divisió de la feina gradual dins de les cèl·lules que estan treballant en conjunt. Algunes prenen funcions somàtiques, mentre que altres passen a ser els elements reproductius.

Així, cada cèl·lula es fa més dependent de les seves veïnes i guanya especialització en una tasca en particular. La selecció va afavorir als organismes que s'agrupaven en aquestes colònies primitives sobre els que romanien solitaris.

Avui dia els investigadors busquen les possibles condicions que van portar a la formació d'aquestes agrupacions ia les causes que van poder dur a afavorir-- enfront de les formes unicel·lulars. S'usen organismes colonials que poguessin recordar a les colònies hipotètiques ancestrals.

Hipòtesi de l'sincitio

Un sincitio és una cèl·lula que conté múltiples nuclis. Aquesta hipòtesi suggereix la formació de membranes internes dins d'un sincitio ancestral, permetent el desenvolupament de múltiples compartiments dins d'una única cèl·lula.

Origen dels organismes multicel·lulars

L'evidència que es maneja actualment apunta que la condició multicel·lular va aparèixer de manera independent en més de 16 llinatges d'eucariotes, inclouen els animals, les plantes i els fongs.

L'aplicació de noves tecnologies com la genòmica i l'enteniment de les relacions filogenètiques ha permès suggerir que la multicel·lularitat va seguir una trajectòria comuna, començant per la co-optación de gens relacionats amb l'adherència. La creació d'aquests canals va aconseguir la comunicació entre les cèl·lules.

referències

1. Brunet, T., & King, N. (2017). The Origin of Animal Multicellularity and Cell Differentiation. Developmental Cell, 43 (2), 124-140.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Biologia. Ed. Mèdica Panamericana.
3. Knoll, AH (2011). The múltiple origins of complex multicellularity. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 39, 217-239.
4. Michôd, RE, Viossat, I., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). Life-history evolution and the origin of multicellularity. Journal of Theoretical Biology, 239 (2), 257-272.
5. Ratcliff, WC, Denison, RF, Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Experimental evolution of multicellularity. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109 (5), 1595-1600.
6. Roze, D., & Michôd, RE (2001). Mutation, multilevel selection, and the evolution of propagule size during the origin of multicellularity. The American Naturalist, 158 (6), 638-654.
7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Evolution of fossil ecosystems. CRC Press.