Según los geólogos, la tierra tiene 4.5 billones de años. Los paleobiólogos estiman que la primera forma conocida de vida emergió unos 400 - 500 millones de años después, bien fuera por semillas extraterrestres (transportando el proceso a otro lugar) o por una forma de generación espontánea a partir de asambleas de polímeros orgánico» de arcilla inanimada (Margulis y Sagan 1985). Las primeras células que aparecieron, llamadas "procariotas", fueron esencialmente organismos unicelulares, relacionados con las bacterias y los organismos bacteriformes contemporáneos. Las cepas originales de los procariotas parecen haber cambiado muy poco, por lo que se dice que, evolutivamente, han sido "altamente conservadas". Un buen ejemplo es la Escherichia coli (figura 4,1, izquierda) benigno habitante de nuestros intestinos y cuyos esqueletos conforman gran parte de los desechos sólidos que excretamos. En otras partes del cuerpo estas bacterias no son nada benignas y pueden causar graves infecciones.
Ejemplos de formas unicelulares procarióticas (izquierda) y eucarióticas (mitad, derecha). (Izquierda) E. coli, (medio) Euglena protista típico no especializado, con un núcleo, mitocondrias y cloroplastos. (Derecha) Epidinium, célula aislado altamente especializada, con una estructuro oral permanente y un sistema digestivo con esófago, recto y ano. Las duras retráctiles de tipo muscular mueven la boca y el esófago mediante uno especie de red neuronal. Todas estos fibras convergen y se conectan en una única '-nasa motora, semejante a un centro de comando o a un generador central de Patrones. (Figuras de la izquierda y del medio tornadas de Gould y Gould, 1989, p.10: figura de lo derecha tomada de Simpson et al. 1937, figura 3-13. P.54.)
Tales organismos primitivos son esencialmente pequeños compartimentos recubiertos por dos o tres tipos de capas. La más interna es una membrana, envoltura delgada y grasa conocida como la bimembrana (doble capa) lipídica. Igualmente, el exterior viene protegido por una pared de proteoglicanes que, a su vez, puede estar cubierta por una capa externa de células llamada cápsula (Margulis y Sagan 1985; Margulis y Olendzenski 1992; Colé et al., 1992; Lengeler et al., 1999). Estas celdillas (o células) contienen líquido intracelular o citoplasma con el ADN, ARN, los ribosomas y la maquinaria enzimática que lee el código genético evolutivo y que fabrica las proteínas necesarias para la función celular. Sin embargo, en los procariotas, el material genético no está separado en un núcleo como sí sucede en las células más modernas eucariotas ("verdaderas células").
En los siguientes 600 millones de años, algunos procariotas aprendieron a parasitar a otros procariotas para finalmente conjugarse en forma mutuamente benéfica. Éste es el significado biológico del término "simbiosis". Con el tiempo, la simbiosis procariótica llevó a tipos más elaborados de células, lo que posiblemente dio lugar a la primera célula eucariótica (ver, por ejemplo, Margulis y Oledzenski 1992; Ridley 1996). Las células eucarióticas son de mayor tamaño que las procarióticas, su membrana externa es bien definida y su arquitectura interna, más rica, con compartimentos rodeados de membranas, tales como el núcleo y oíros pequeños órganos internos u organelos bien estructurados (figura 4.1, cen¬tro, derecha). Como en el caso de los procariotas, los eucariotas fabrican, internamente, las muchas proteínas necesarias para sobrevivir, algunas de las cuales se especializan y son expuestas en la membrana celular externa. Tales proteínas regulan el intercambio de materiales entre et interior y el exterior de la célula, así como la señalización de muchos eventos intracelulares autoespecíficos.
Tenemos pues estas pequeñas islas de vida inherente, encerradas entre "paredes", membranas celulares lipídicas, y en gran parte, aisladas del mundo externo. Son sistemas cerrados en cuanto que sólo se comunican — y de hecho solamente pueden comunicarse — con el mundo externo mediante compuertas especializadas a través de la membrana. La mayoría de estas compuertas se compone de una o más cadenas largas de aminoácidos plegados como nudos complejos pero altamente ordenados. Al integrarse a la membrana, estas proteínas conforman sistemas de señalización a modo de receptores específicos, canales iónicos o bombas. Estos compartimentos primordiales biológicos constituyen todas las for-mas de vida conocidas hoy en día. Los sistemas cerrados comenzaron a operar hace muchísimo tiempo; y fundamentalmente la vida, como la mente, se compone de compartimentos rodeados de membranas, tales como el núcleo y otros pequeños órganos internos u organelos bien estructurados (Figura 4.1., centro, derecha).Como en el caso de los procariotas, los eucariotas fabrican, internamente, las muchas proteínas necesarias para sobrevivir, algunas de las cuales se especializan y son expuestas en la membrana celular externa. Tales proteínas regulan el intercambio de materiales entre el interior y el exterior de la célula, así como señalización de muchos eventos intracelulares autoespecíficos.
Tenemos pues estas pequeñas islas de vida inherente, encerradas entre “paredes”, membranas celulares lipídicas, y en gran parte, aisladas del mundo externo. Son sistemas cerrados en cuanto que sólo se comunican – y de hecho solamente pueden comunicarse – con el mundo externo mediante compuertas especializadas a través de la membrana. La mayoría de estas compuertas se compone de una o más cadenas largas de aminoácidos plegados como nidos complejos pero altamente ordenados. Al integrarse a la membrana, estas proteínas conforman sistemas de señalización a modo de receptores específicos, canales iónicos o bombas. Estos compartimentos primordiales biológicos constituyen todas las formas de vida conocidas hoy en día. Los sistemas cerrados comenzaron a operar hace muchísimo tiempo; y fundamentalmente la vida, cómo la mente se compone de compartimentos.
Resulta ilustrativo que, una vez que aparecieron estos organismos eucarióticos unicelulares, la evolución se tomó otros dos billones de años para unirlos en cooperativas celulares y, en lo que llamaríamos, las primeras forma de vida multicelular (para referencias generales, ver Margulis y Olendzenski 1992; Ridley 1996). Estas células eucarióticas parecerían haber escogido no conformar sociedades celulares Íntimamente agregadas. Un período de dos billones de años es muy largo, particularmente al considerar que, una vez logrado el primer "animal" simple, el resto de todo el reino animal (hasta hoy en día) emergió de modo comparativamente rápido (¡700 millones de años!).
¿Qué demoró tanto?
¿Por qué un período tan exorbitantemente largo para pasar de formas unicelulares a formas multicelulares? Examinemos lo que le implica a la naturaleza hacer un "animal"; es decir, una sociedad altamente organizada de células, o para el caso, cualquier sociedad exitosa. Debe existir un acuerdo en cuanto a los elementos comunes y a la comunicación entre los participantes, así como un conjunto de reglas globales a las cuales al menos la mayoría de ellos se adhiera. La clave del misterio es la siguiente: la tarea de otorgar a las células individuales la capacidad de intercambiar entre si información biológicamente significativa resultó, evolutivamente, ¡más complicado que fabricar la primera vida unicelular!
Sin ser buenos jueces al respecto, nos parece que dos billones de años es mucho, mucho tiempo, para que la evolución inventara la comunicación entre células y sólo podemos aventurar algunas especulaciones al respecto. Probablemente, sin algunas especializaciones que vendrían posteriormente, la agregación celular simplemente no ofrecía ninguna ventaja para la supervivencia: un tanto egoísta, pero quizás profundamente cierto. Sin embargo, cuando ocurrió la transición de la vida unicelular a la sociedad multicelular, emergió un nuevo abordaje hacia la vida que nos acompaña desde entonces.
Este enfoque enfatiza el compromiso total hacia la sobrevivencia de la sociedad celular (el "grupo" como el si mismo) en contraste con el compromiso total de la célula hacia la sobrevivencia individual (el "individuo" como el sí mismo). Como ejemplo de lo que hablamos, recordemos que cuando los seres multicelulares evolucionaron, se creó por primera vez la verdadera "muerte colectiva" programada. Recordemos que aunque los organismos unicelulares pueden ser destruidos, también se puede suponer que normalmente tales células no mueren sino simplemente se dividen. Podría decirse que cualquier ameba de hoy en día en realidad nunca ha muerto, sino que, durante milenios, se ha dividido en dos muchas veces — una entidad inmortal hasta que alguien pise la última (o la primera). En cambio, la muerte de ciertos grupos de células de una entidad multicelular puede llevar a la muerte de todas las demás células, independientemente de qué tan saludables' se encontraran en un comienzo (como cuando una persona muere' por un disparo en el corazón o en el cerebro). Lo anterior representa la pérdida de un principio muy importante: la capacidad (y el propósito) de la célula individual de mantener y proteger su propia vida. La esencia de nuestra naturaleza como seres multicelulares es ese compromiso de las sociedades celulares que emerge cuando la célula individual reemplaza sus principios de supervivencia propios por los de la sociedad en que vive. En un organismo multicelular las células individuales no pueden romper sus lazos con el grupo y "alejarse del problema" cuando la cosa se pone color de hormiga; esta capacidad se canjeó por la vida social.
Las células de las sociedades multicelulares cambian ciertas libertades por otras: la libertad de interactuar aisladamente y de afrontar los peligros de la vida solitaria se reemplaza por la de "sindicalizarse" y de gestionar en grupo, y al hacerlo, de perder o ganar como grupo.
Un segundo requisito para la evolución animal fue el desarrollo del suministro de combustibles de alta energía a células ávidas de ellos, atrapadas y empaquetadas en arreglos inmóviles. Para ello es necesario el metabolismo oxidativo y un sistema digestivo que, mediante un sistema circulatorio, aporte nutrientes de alta energía a grupos celulares densamente empaquetados. Las células individuales, carentes de exoesqueleto (al contrario de las plantas), no sobreviven fuera de un medio acuoso con determinados nutrientes y los eucariotas no sobreviven mucho tiempo sin oxígeno. Los animales solucionaron este problema atrapando este vital fluido y llevando con ellos su propio océano interno (sangre y fluido extracelular).
La tercera razón por la cual la evolución probablemente tardó tanto en desarrollar animales es la complejidad celular. Piénsese en lo que en realidad implica hacer que una célula se comunique con otra. En un principio, las células de linajes genéticos diferentes desarrollaron un lenguaje biomolecular que dio lugar a una comunalidad de reglas, a un dominio bíopolítico de la vida en general. En esencia, las células tuvieron que adquirir la capacidad de recibir, interpretar y enviarse señales claras por ensayo y error. Probablemente, al comienzo lo hicieron como células hijas de una mutua división celular, unidas por "puentes" citoplasmáticos que les impedían separarse completamente, o mediante algún "pegamento" mucopolisacárido en su superficie (como el de la colonia celular primitiva vólvox; ver la referencia en Kirk 1998). Más tarde se unieron en grupos celulares heterogéneos, como parientes distantes pero genéticamente relacionados, después en colonias y finalmente en grupos homogéneos con el mismo código genético, pero en el que cada célula expresa sólo una parte de dicho código, lo que permite la especialización celular ya mencionada.
Entonces surge la pregunta ¿qué se gana evolutivamente con esta nueva filosofía de orden? La respuesta es obvia; los grupos celulares tienen propiedades emergentes ausentes en las células aisladas. Entre tales propiedades se cuenca la capacidad de las células individuales de diferenciarse del grupo, es decir, la especialización para tareas específicas (a expensas de su propia autonomía), en un grado imposible para formas de vida unicelulares en donde todos los requisitos para la sobrevivencia deben hallarse presentes en cada elemento individual.
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