Cómo las distintas estrategia de división celular reflejan la diversidad del ciclo de vida
Una nueva investigación muestra cómo diferentes modos de división celular podrían haber evolucionado para sustentar diversos ciclos de vida.
Por la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL)
División celular. Imagen generada con DALL-E
La división celular es fundamental para la vida, pues permite el crecimiento, la reproducción y la supervivencia de todos los organismos, desde las bacterias unicelulares hasta los complejos animales multicelulares.
Aunque los animales y los hongos comparten una ascendencia eucariota común, sus mecanismos de división celular, en particular la mitosis, han divergido significativamente, lo que plantea intrigantes cuestiones evolutivas.
Los animales suelen sufrir mitosis abiertas, en las que, dicho de forma sencilla, la envoltura nuclear se desmonta durante la división celular, mientras que los hongos presentan mitosis cerradas, lo que significa que mantienen intacta la envoltura nuclear.
Las razones evolutivas que subyacen a estas estrategias divergentes permanecen en gran medida inexploradas, lo que las convierte en un área de investigación de gran interés para los científicos que buscan comprender los principios biológicos subyacentes.
Un grupo de protistas marinos estrechamente emparentados tanto con los animales como con los hongos.
En un nuevo estudio, el grupo de Omaya Dudin, de la Ecole Polytechnique fFédérale de Lausanne, en Suiza, y los equipos de Gautam Dey y Yannick Schwab, del Laboratorio Europeo de Biología Molecular de Heidelberg, en Alemania, investigaron este fenómeno en los Ichthyosporea, un grupo de protistas marinos estrechamente emparentados tanto con los animales como con los hongos.
Recordemos que un protista es un organismo eucariota —con un núcleo celular— que no es un animal, una planta terrestre ni un hongo.
Células esféricas con endosporas de Sphaeroforma arctica. Cortesía: Arnau Sebé-Pedrós & Iñaki Ruiz-Trillo
Dudin es experto en ciclos vitales de ictiosporas, mientras que la investigación de Dey se centra en los orígenes evolutivos de la organización nuclear y la división celular.
Los científicos se centraron en dos especies de Ichthyosporea: Sphaeroforma arctica y Chromosphaera perkinsii. La investigación combinó la genómica comparativa y técnicas avanzadas de imagen, como la microscopía de expansión y la microscopía electrónica de volumen, para examinar cómo influían los ciclos vitales de estas especies en sus modos de división celular.
De este modo se pudo observar que Sphaeroforma arctica experimentaba mitosis cerradas, similares a las de los hongos, mientras que Chromosphaera perkinsii realizaba mitosis abiertas, afines a las células animales.
Una cuestión de núcleos.
“«Estudiando la diversidad entre organismos y reconstruyendo cómo evolucionaron, podemos empezar a preguntarnos si existen reglas universales que subyacen al funcionamiento de procesos biológicos tan fundamentales”, afirma Dey.
El estudio halló una clara relación entre las fases del ciclo vital de Ichthyosporea y sus estrategias mitóticas. Las especies con estadios multinucleados, en los que las células contienen múltiples núcleos, tendían a someterse a mitosis cerradas.
Por el contrario, las especies con estadios predominantemente mononucleados —un solo núcleo por célula-—,utilizaban la mitosis abierta. Esta correlación sugiere que la trayectoria evolutiva de la división celular en animales y hongos puede haber estado determinada por las necesidades de sus respectivos ciclos vitales.
“El desarrollo de las ictiosporas muestra una notable diversidad— comenta Dudin. Y continúa—: Por un lado, varias especies presentan patrones de desarrollo similares a los de los embriones tempranos de insectos, con estadios multinucleados y celularización sincronizada. Por otro lado, Chromosphaera perkinsii sufre división por escisión, ruptura de simetría y forma colonias multicelulares con tipos celulares distintos, similares a la visión canónica de los embriones animales en sus primeras etapas.”
Chromosphaera perkinsii realizaba mitosis abiertas, afines a las células animales. Cortesía: Multicellgenome Lab
En palabras de Dudi, esta diversidad no solo ayuda a comprender el camino hacia los animales, sino que también ofrece una oportunidad fascinante para la embriología comparada fuera de los animales, lo cual es, en sí mismo, muy emocionante.
Los hallazgos sugieren que el modo en que se dividen las células animales podría haber evolucionado mucho antes de la aparición de los propios animales. Mientras tanto, el modo de mitosis parece estar intrincadamente conectado con el ciclo vital del organismo, lo que abre nuevas perspectivas sobre la evolución de los mecanismos de división celular en eucariotas.
Información facilitada por la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) -Adaptación: Enrique Coperías / Rexmolón Producciones
Fuente: Shah, H., Olivetta, M., Bhickta, C. et al. Life-cycle-coupled evolution of mitosis in close relatives of animals. Nature (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07430-z
