De la fusió de dos microbis a l’origen de la humanitat
Un nou experiment demostra que la teoria que explica l’aparició de cèl·lules complexes és plausible
D’on venim? És una de les preguntes més difícils que s’ha plantejat mai la humanitat. Des del principi, la religió ha proposat solucions més o menys fantasioses a aquest enigma. Però a partir del moment que ens vam inventar el mètode científic –la millor eina que tenim per acostar-nos a la realitat– hem començat a entendre millor quin és de veritat l’origen de la vida tal com la coneixem. Estem lluny d’una resposta definitiva, però ara hem descobert uns quants dels llargs i complicats processos que han portat a l’aparició d’éssers intel·ligents en aquest planeta.
Un dels instants clau d’aquesta història, sense el qual no hauríem arribat on som, és el naixement de la primera cèl·lula “complexa”. Tots els organismes estem fets de cèl·lules, però hi ha diferències importants entre les dels més simples, com els bacteris, i les que trobem, per exemple, en les plantes i els animals. A les primeres, anomenades procariotes, els manquen molts dels components que tenen les segones, que reben el nom d’eucariotes. Les cèl·lules procariotes van sorgir abans, fa uns 4.000 milions d’anys, però alguna cosa va passar al llarg dels mil·lennis següents que va propiciar l’aparició d’una versió més evolucionada, que és de la qual estem fets els humans.
L'arbre de la vida
El 1967, la biòloga nord-americana Lynn Margulis va polir, elaborar i demostrar els principis bàsics d’una idea que el botànic rus Konstantín Merejkovski havia plantejat per primer cop el 1905 i havia caigut després en l’oblit: la formació de les cèl·lules eucariotes havia estat possible gràcies a la fusió de dues procariotes. Això, que es coneix com a simbiogènesi, és la teoria més acceptada actualment per explicar l’arbre de la vida a la Terra, malgrat que és difícil saber com i quan va passar exactament. Un experiment, publicat a la revista Nature pel grup dirigit per la doctora Julia A. Vorholt, una microbiòloga de la universitat ETH de Zúric, ens acosta una mica més a aquest fet clau que va passar més o menys fa uns dos mil milions d’anys.
Per entendre millor com ha estat possible aquesta simbiogènesi, els científics van agafar un fong, fet d’una sola cèl·lula i, amb l’ajut d’una agulla molt fina i una bomba, van implantar-hi un bacteri. Això és més fàcil dir-ho que fer-ho: la majoria d’intents anteriors havien fallat per diversos motius. Per exemple, el bacteri trasplantat dins el fong pot dividir-se massa ràpidament i matar l'hoste. O la paret de la cèl·lula del fong pot ser massa rígida per poder-la foradar sense esbardellar-la.
La raó de l’èxit aquesta vegada podria ser que els dos participants escollits –el fong Rhizopus microsporus i el bacteri Mycetohabitans rhizoxinica– ja tenen una bona relació, perquè el segon fabrica una substància que permet al primer protegir-se dels seus depredadors. A més, la novetat d’usar una bomba per mantenir tota l’estona constant la pressió dins el fong podria haver ajudat a evitar que es danyés excessivament.
El més interessant és que, quan el fong es va començar a dividir, una part de les espores resultants contenien còpies del bacteri trasplantat. És la prova que faltava per confirmar que el resultat de la fusió es pot transmetre a les generacions següents, un concepte clau per validar la teoria de la simbiogènesi. Però malgrat aquests resultats positius, el percentatge de simbionts generats inicialment per l’experiment va ser baix i, encara pitjor, els bacteris acabaven desapareixent de dins dels fongs després d’un parell més de generacions.
Refinant la metodologia, els científics van aconseguir que els fongs mutessin i fossin capaços de mantenir vius els bacteris al llarg d’almenys deu rondes de reproducció. D’alguna manera, encara no del tot clara, els dos organismes havien trobat un equilibri que els permetia coexistir, segurament el mateix que devia passar de manera natural fa milions d’anys. Els autors de l’estudi creuen que podria ser que aquestes mutacions atenuessin el sistema immune del fong, i això permetés al bacteri passatger sobreviure-hi millor.
Cap a la vida artificial?
Aquest experiment demostra que la teoria que proposa que, en algun moment de l’evolució, es va produir una simbiogènesi que va permetre, entre altres coses, que les cèl·lules desenvolupessin mitocondris i cloroplasts (dues estructures essencials per generar energia), és plausible. Però, a més, obre la porta a crear organismes artificials fusionant-ne dos d’existents, amb la idea d’aconseguir que un microbi adquireixi propietats que ens interessin, com per exemple segrestar el diòxid de carboni que contribueix a l’escalfament global. Això representaria una eina més per a la biologia sintètica, un camp de recerca que avança ràpidament.
Però encara ens queda molta feina per poder respondre a la pregunta que obria l'article. Aquest planeta ha trigat més de 4.000 milions d’anys a generar una espècie com la nostra i això, des de fa dècades, es veu com un fet excepcional, fruit d’una sèrie de cops de sort. Que funcionés tan bé la simbiogènesi podria ser-ne un.