jueves, agosto 28, 2014

El Misterio de la Multicelularidad y el Cáncer

Nicole King
Durante miles de millones de años, las criaturas multicelulares tuvieron el planeta para ellas solas. Pero unos 3.000 millones después de que aparecieran empezaron a agruparse y organizarse en estructuras tridimensionales. Empezaron a hacer una división del trabajo: unos tejidos se encargaban de moverse en el medio, otros de hacer la digestión…Tuvieron que desarrollar nuevos medios de que las células se comunicaran entre sí, de compartir recursos y se necesitaba un programa maestro de desarrollo que dijera a cada célula lo que debía hacer y que coordinara todo. Las demandas técnicas de la vida multicelular son increíbles, pero eso no ha sido obstáculo para que la multicelularidad haya evolucionado de forma independiente hasta 20 veces en algas, plantas y hongos.

Para entender el origen de la multicelularidad Nicole King, una bióloga de la Universidad de California, Berkeley, se ha dedicado a estudiar los coanoflagelados que se supone que son los parientes más cercanos de los animales en el árbol de la vida. Son pequeños eucariotes unicelulares que en ocasiones forman colonias multicelulares. Y lo más sorprendente que Nicole King ha descubierto es que las bacterias juegan un papel en la aparición de la multicelularidad, y en el origen y evolución de los animales.

King no había conseguido que los coanoflagelados formaran rosetas multicelulares en el laboratorio. En su medio natural, una especie de coanoflagelado, Salpingoeca rosetta comienza a dividirse pero, a diferencia de lo que ocurre en una división celular normal, las células se dividen pero no se separan y quedan conectados por unos pequeños filamentos. Los embriones animales se desarrollan de la misma manera haciendo divisiones a partir del zigoto y estas colonias de Salpingoeca recordaban a pequeños embriones.
Figura 1

Pero King no conseguía reproducir el fenómeno en el laboratorio hasta que uno de sus estudiantes añadió un antibiótico a la mezcla. Inmediatamente aparecieron las rosetas. La explicación es que al matar un tipo de bacteria con el antibiótico, favorecieron que otra que competía con ella floreciera y se comprobó que el detonante de la formación de colonias era un compuesto producido por una especie desconocida de bacteria, Algoriphagus, que es lo que come la Salpingoeca rosetta. S. rosetta interpreta este compuesto como que las condiciones son favorables para formar colonias. King supone que esto mismo ocurrió hace unos 600 millones de años cuando los ancestros de todos los animales comenzaron su viaje a la multicelularidad. Los progenitores de los animales probablemente pasaban también de la unicelularidad a la multicelularidad y luego ya la multicelularidad quedó fijada.

¿Por qué tardó tanto en aparecer la multicelularidad? Probablemente porque eran necesarios unos niveles elevados de oxígeno (Fig 1) que permitieran que animales más grandes tuvieran ventajas para conseguir presas mientras que presas más grandes podían evitar ser cazadas, iniciándose así una carrera de armas. Pero lo que ha sido un cambio conceptual es entender que los primeros animales aparecieron en un mundo dominado por las bacterias y rodeados de bacterias por todos lados. Se ha comprendido que la interacción bacteria-huésped es fundamental en el origen, evolución y funcionamiento de los animales y que no se pueden entender los animales sin ellas. King junto con un grupo de científicos han publicado un manifiesto condensando la importancia de las relaciones entre bacterias y animales. Para algunos, los animales son ecosistemas huésped-microbios.

Cuando se han estudiado los genes de los coanoflagelados se han encontrado docenas de proteinas que tienen también los animales multicelulares en los que sirven para unir a las células y guiar su desarrollo y diferenciación. ¿Qué hacen estas proteínas en organismos unicelulares? Se piensa que estas proteinas surgieron en unicelulares para monitorizar el ambiente y reconocer a otras células, como a las presas bacterianas que se comían.  Al adoptar el estilo de vida multicelular, estas proteinas se reconvirtieron para atender a las células hermanas, en vez de a las células del entorno.

Todas estas investigaciones son muy interesantes porque entre otras cosas podrían ayudarnos a entender el cáncer. Como comentábamos en la entrada anterior, el cáncer es tan antiguo como los organismos multicelulares, habiéndose encontrado tumores en la Hydra, un pequeño animal multicelular que vive en estanques, pantanos y lagos. Entendido evolucionistamente, el cáncer no es propiamente una enfermedad, sino la vuelta a la unicelularidad, es algo consustancial a la vida. Decía Jacques Monod que “el sueño de toda célula es ser dos células”. Eso es el cáncer, el fracaso del programa maestro que les dice a algunas células que no deben dividirse porque la división queda reservada para las células de la línea germinal. Pero el potencial de dividirse sigue estando dentro de cada célula y algunas desobedientes lo ponen en marcha. Para controlar a estas células que añoran la unicelularidad existe el Sistema Inmune y el mecanismo de apoptosis o de muerte celular. Las células policía del Sistema Inmune dan la orden a las células díscolas para que se suiciden, pero en el cáncer estos mecanismos de control de la unicelularidad acaban fallando. Y se ha visto que los tumores de Hydra son invasivos desde el principio. 

Tal vez nunca acabemos con el cáncer porque forma parte de la vida pero entender todos estos mecanismos de la multicelularidad podrán tal vez ayudarnos a controlarlo. Quizás -y ya que hablábamos del papel de las bacterias-  utilizando bacterias para combatirlo.


@pitiklinov