El origen de los eucariotas

John Maynard Smith

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Como he dicho varias veces en este blog, la teoría de la evolución está bien establecida. Sin embargo, está lejos de explicarlo todo. Aún quedan muchos misterios. En un artículo anterior enumeré algunos. Un libro de J. Maynard Smith y E. Szathmáry, The Major Transitions in Evolution (Oxford University Press, 1995) los describe con más detalle.

Uno de esos problemas tiene que ver con los cambios de nivel que han tenido lugar en la historia de la vida, que convertí en la idea central de mi libro El Quinto Nivel de la Evolución. Como implica su título, a lo largo de la evolución las cosas no han sucedido de forma ordenada y estable. En varios puntos se han producido cambios de estado (al estilo de los de la física) en los que la evolución atravesó un punto crítico que le permitió alcanzar niveles superiores que abrieron campos de desarrollo enormes en el espacio de configuración. Esos puntos son los siguientes:

1.      El origen de las proteínas (cadenas de aminoácidos) y de los ácidos nucleicos (cadenas de nucleótidos). Los segundos son capaces de reproducirse con variación, por lo que según la definición de Muller (pero no la de Maynard Smith) deberían considerarse vivos. Aparte de este debate, su aparición supuso el principio de la evolución de la vida (o hacia la vida) en la Tierra. Esto es el que yo llamo el primer nivel de la evolución.

2.      El origen de las células vivas procariotas. Para muchos, este es el origen de la vida. Para mí es el paso al segundo nivel de la evolución.

3.      El origen de las células eucariotas como resultado final de la simbiosis de una célula procariota arquea y una bacteria, en la que ambas pasaron a vivir juntas y la segunda se transformó en las mitocondrias de la célula eucariota. Es lo que yo llamo el tercer nivel de la evolución.

4.      El origen de los seres pluricelulares, compuestos por un número más o menos grande de células eucariotas que viven juntas y renuncian a la reproducción (a veces incluso a la vida) por el bien del ser de orden superior del que forman parte. A esta etapa la llamo el cuarto nivel de la evolución.

5.      El origen de las sociedades de seres vivos, en las que varios individuos del cuarto nivel actúan de consuno para formar un individuo de orden superior. Este quinto nivel de la evolución se encuentra en estado incipiente, con pocas entidades, como los arrecifes coralinos y los sifonóforos entre los celentéreos; las sociedades de insectos (termitas, hormigas, abejas y avispas); la rata-topo desnuda entre los mamíferos; y, sobre todo, la sociedad humana.

En varias publicaciones he afirmado que la evolución no es, como dicen algunos biólogos, un proceso sin dirección, en el que todas las especies de seres vivos tienen la misma importancia. Para demostrarlo, he presentado una figura como esta, que demuestra que la cantidad de información a disposición de una especie ha ido a aumentando con el tiempo, desde el origen de la vida hasta nosotros. Al principio, toda la información era genética; a partir de los animales se sumó a ella la información nerviosa; al llegar al hombre se ha producido un salto cualitativo enorme, al sumarse a las dos anteriores la información cultural. El origen del hombre fue, por tanto, un nuevo punto crítico de la evolución.

Un equipo de cuatro investigadores españoles ha publicado un artículo en el que dan un paso importante para resolver el problema del salto de las células procariotas a las eucariotas (del segundo al tercer nivel de la evolución, según mi clasificación). Uno de los miembros de este equipo es Bartolo Luque, con quien he colaborado varias veces, y que ha escrito algunos comentarios en mi blog. Este artículo, que aplica la teoría de la información algorítmica a la historia de los seres vivos, contiene dos figuras muy significativas, que resumen los resultados obtenidos.

En la primera figura, que copio aquí, se muestra la varianza de la longitud de los genes en función de su media. La dirección de la evolución se ve como una línea recta, con los procariotas (bacterias y arqueas) en el extremo inferior derecho, seguidos por los eucariotas unicelulares y los hongos, después las plantas y los invertebrados, y en el extremo superior derecho los vertebrados, donde también se puede distinguir entre los peces, las aves y los primates. Para obtener esta figura, el equipo ha trabajado con los genomas de 33.627 especies.

La segunda figura, que aún es más significativa, representa la longitud media de las proteínas en función de la longitud media de los genes que las representan. Se observa perfectamente el punto crítico, que corresponde al paso del segundo al tercer nivel de la evolución. En el momento en que aparecieron los eucariotas, las proteínas dejaron de crecer, pues habían alcanzado su máxima longitud; pero los genes siguieron creciendo, con la aparición de los intrones y otras formas de ADN regulador, lo que permitió a la evolución alcanzar resultados mucho más amplios y rápidos.

Otro de los logros de este artículo ha sido la estimación del momento en que tuvo lugar el punto crítico: hace unos 2600 millones de años, lo que cae significativamente en el punto medio entre los límites que suelen considerarse más probables: entre 2900 y 2300 millones de años atrás.

El artículo de Muro et al. dice, respecto al punto crítico detectado:

A medida que los genes superaron este punto, las soluciones disponibles del sistema crecieron enormemente debido a la explosión de combinaciones posibles. Por lo tanto, encontrar una solución dada se vuelve gradualmente más fácil.

Esta frase echa abajo un argumento aducido por los partidarios del diseño inteligente sobre la supuesta improbabilidad de la aparición de las proteínas, pues la calculan suponiendo que la molécula de proteína se forme espontáneamente a partir de una mezcla de aminoácidos. Su error, por supuesto, es que nunca se forma espontáneamente. Este error fue cometido por primera vez por Lecomte de Noüy, a quien mencioné en otro artículo.

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Manuel Alfonseca

Dedicado a Juanjo Mazo, que me envió el artículo comentado