El mundo perdido de los primeros eucariotas

En 1912, Arthur Conan Doyle interpreta al profesor George Challenger, un explorador que parte en busca de un altiplano aislado en América del Sur. el encontrara alli mundo perdido, donde los distintos organismos descritos por la paleontología de la época estaban muy juntos: iguanodontes, pterodáctilos, estegosaurios… No nos equivoquemos, Conan Doyle sabía que su relato era poco realista y estaba muy alejado de los fundamentos de la biología evolutiva. El mundo perdido sólo tiene significado en el pasado que han descubierto los paleontólogos. Pero, ¿podemos, estudiando los organismos actuales, formular hipótesis sobre la existencia de posibles organismos antiguos que aún no han sido encontrados durante las excavaciones? Ésta es la apuesta realizada recientemente por un equipo internacional liderado por Jochen Brooks de la Universidad australiana de Canberra. En un artículo fascinante, revelé la existencia, hace entre 1 y 1.800 millones de años, de los eucariotas mesozoicos, organismos cuyas células tenían un solo núcleo.

Pruebe Ernst Haeckel

En 1866, el biólogo alemán Ernst Haeckel propuso el principio de «recapitulación», que luego transformó en ley, según la cual la evolución de los genes – la sucesión de etapas de desarrollo de un organismo durante su formación embrionaria – el desarrollo de la descendencia – la sucesión de etapas evolutivas adquiridas por especies ancestrales. Aunque se han presentado muchos contraejemplos, esta proposición, que ciertamente no es un canon, todavía permite formular hipótesis sobre las personalidades ancestrales y la existencia de los fósiles que las muestran.

En 1994, el bioquímico alemán Konrad Bloch, que ganó el Premio Nobel en 1964 por su participación en el desciframiento de la vía de biosíntesis del colesterol, propuso transferir este principio a la bioquímica. La vía biosintética de las moléculas de la familia del colesterol (los esteroles) implica una treintena de reacciones catalizadas por enzimas. En primer lugar, la condensación de las moléculas pequeñas da lugar al escualeno, un terpeno lineal de treinta átomos de carbono. Luego el escualeno se convierte en un protosterol que, después de varias modificaciones enzimáticas, da un esterol. Dada la complejidad de esta cadena biosintética, Konrad Bloch planteó la hipótesis de que se fue construyendo paso a paso a lo largo del tiempo geológico. De ahí que las moléculas de esta cadena, que para las células modernas son precursoras de los esteroles, sean las utilizadas por las células de una época lejana.

Los esteroles desempeñan un papel importante en los eucariotas modernos. En los animales, el colesterol apoya y fortalece las membranas celulares. Repartido en una bicapa de fosfolípidos que lo componen, lo fortalece y le confiere la resistencia mecánica necesaria para la flexión. Por tanto, es fundamental que los movimientos de las células embrionarias se produzcan sin rotura de la membrana durante el desarrollo. También sirve como protector térmico de la película. Cuando sube la temperatura, aumenta su liquidez, lo que amenaza su regulación. Sin embargo, el colesterol reduce esta fluidez. A bajas temperaturas actúa como anticongelante y mantiene la película fluida evitando que se endurezca. Por otro lado, se concentra localmente en la pared celular en «balsas», estructuras que contienen proteínas esenciales en los intercambios con el entorno celular y que anclan los microtúbulos y el citoesqueleto de actina. En otros organismos multicelulares, diferentes esteroles (estigmasterol en las plantas, ergosterol en los hongos) desempeñan un papel igualmente crucial.

De todos los eucariotas multicelulares actuales que lo poseen, se reconoce que el ancestro común más reciente de los eucariotas, o LECA (el último ancestro común de los eucariotas)También se presentaron algunos. y que los productos de degradación de los esteroles a lo largo del tiempo (esteronas) son biomarcadores de células eucariotas que los geólogos buscan y miden en los sedimentos. Sin embargo, si hasta el inicio de la Era Neotropical, hace 800 millones de años, antes de esta fatídica fecha, se encontraran sistemáticamente estearanos asociados a animales, plantas y hongos, todavía estaríamos descubriendo microfósiles de eucariotas, pero no más estearanos. La hipótesis generalmente aceptada fue que este último está degradado y es difícil de detectar.

Aquí es donde entran Jochen Brooks y su equipo, que retoman la idea de Konrad Bloch. Por supuesto, no encontramos esteranos. ¿Pero estamos buscando las moléculas adecuadas? Es posible que las células eucariotas aún no hayan construido la vía completa para la biosíntesis de esteroles y estuvieran utilizando moléculas en sus membranas que actualmente se consideran precursoras. Entonces fueron en busca de protoesteroles. Hasta ahora habían madurado artificialmente mezclas de precursores de esteroles para identificar sus productos de degradación. Estas son las moléculas que buscaron, primero en alquitrán y aceites que datan de la Era Mesozoica (depósitos de petróleo, por ejemplo), y luego en rocas australianas que datan de 1.640 millones de años. ¡Éxito total! Los proesteroles casi exclusivos encontrados indican la presencia de un gran número de células eucariotas que carecen de neoesteroles en sus membranas. Es posible que LECA ya estuviera presente, pero con un bajo porcentaje de descendientes y, por lo tanto, sin esteroles en el esquisto.

Refrigeración implacable

Un nuevo escenario está surgiendo. En el Neolítico, se produce un incidente repentino en el que la Tierra se convierte en una bola de hielo, de ahí su nombre: «Criogenia». En ese momento, había múltiples linajes de eucariotas que habitaban los océanos. Pero desde el punto de vista de la membrana, estaban divididos en un aspecto fundamental. Los descendientes de LECA tenían esteroles modernos, mientras que otros sólo tenían protoesteroles. Sin embargo, el colesterol y sus análogos vegetales protegen las membranas del frío. Entonces la selección natural actuó agresivamente. Los eucariotas esteroles modernos sobrevivieron, mientras que los demás desaparecieron, asegurando el fin de un verdadero mundo perdido hasta ahora imprevisto en un globo de hielo.

Así, la química resolvió el problema de la separación entre microfósiles y marcadores bioquímicos. Y la asombrosa destreza técnica del equipo de Jochen Brooks. Al encontrar biomarcadores en rocas de 1.500 millones de años, ¡ni siquiera Konrad Bloch podía creerlo!