¿Podría evolucionar la multicelularidad en un laboratorio en un tiempo relativamente corto? Si es así, ¿se ha hecho?

No estoy seguro de qué te hace pensar que la multicelularidad podría evolucionar rápidamente en condiciones de laboratorio. La multicelularidad avanzada, tal como existe en animales, hongos, plantas y algas pardas, es altamente compleja e involucra patrones precisos de comunicación, desarrollo y localización celular. Probablemente evolucionó gradualmente y durante mucho tiempo a partir de organismos unicelulares cooperantes que formaron redes de cooperación cada vez más complejas. Todavía tenemos un continuo de variaciones de organismos estrictamente unicelulares, a través de agregados que cooperan libremente (por ejemplo, biopelículas bacterianas) y colonias relativamente indiferenciadas (por ejemplo, algas Volvox ) a organismos multicelulares altamente diferenciados con desarrollo complejo y muchos tipos de células (por ejemplo, nosotros mismos).

Dicho esto, ha habido algunos experimentos que exploran partes específicas de esta transición. Por ejemplo, la Evolución de la cooperación y el conflicto en poblaciones bacterianas experimentales crearon experimentalmente colonias bacterianas cooperativas. Quizás el organismo modelo más importante para la evolución de la multicelularidad es el moho celular del limo Dictyostelium , que normalmente es unicelular pero forma agregados en condiciones adversas, que generan esporas persistentes. Un problema es la presencia de células “trampas”, que intentan incluirse en las esporas sin contribuir igualmente al agregado. Quizás este problema condujo a la evolución de la verdadera multicelularidad, donde todas las células son genéticamente idénticas.

Colonialismo sí, división especializada del trabajo aún no. Ian mencionó el trabajo de Ratcliff sobre la levadura. Además de eso, Martin Boraas consiguió que las algas Chlorella evolucionaran de unicelulares a coloniales, y un grupo alemán hizo lo mismo con las algas Scendesmus (que a menudo son coloniales en la naturaleza, pero normalmente unicelulares en condiciones de laboratorio).

Sin embargo, como dijeron Ian y Jelle, aún no hemos visto evidencia sólida de especialización en el laboratorio. Por qué no? Bueno, la especialización trae consigo algunas desventajas, al facilitar el engaño de las células . Si una célula dada no está tan relacionada con las otras células con las que está en una colonia (es decir, debido a la reproducción sexual o reproducción asexual con una alta tasa de mutación), puede reproducir sus genes más “haciendo trampa” que desempeñando un papel especializado correctamente.

Hoy en día es raro que las células no cooperativas en un organismo multicelular obtengan una ventaja a largo plazo al no cumplir su función especializada. ¿Por qué? Bueno, hay un nombre para cuando las células en un organismo multicelular dejan de cooperar y solo se enfocan en su propia reproducción a corto plazo: el cáncer. El cáncer corta su propia capacidad de reproducirse cuando mata a su huésped.

Pero a veces el cáncer puede sobrevivir más allá de la muerte de su huésped.
Algunos cánceres son transmisibles.

Y en organismos multicelulares más simples, el engaño a menudo puede ser una estrategia sostenible . Hay un tipo de moho limoso que a veces tiene poblaciones de células libres que pasan de una colonia a otra, porque las colonias se unen para reproducirse. Y algunas bacterias coloniales tienen células libres; Si los cargadores gratuitos tienen demasiado éxito, terminan eliminando a todos los cooperadores y luego eliminándose a sí mismos. La competencia intracelular significa que la especialización puede ser difícil de evolucionar.

La multicelularidad con especializaciones ha evolucionado docenas de veces en la naturaleza. Pero debido a la competencia intraorganismal, no es tan fácil de desarrollar en el laboratorio como se podría pensar.

Por eso todavía no lo hemos hecho. ¿ Podríamos hacerlo en un tiempo relativamente corto? ¡Probablemente!

Algo así como. Este estudio (Evolución experimental de la multicelularidad) seleccionó células de levadura en el laboratorio para una forma de multicelularidad en aproximadamente 2 meses. Es discutible si se trata de una multicelularidad “verdadera”, donde las células se especializan (aunque se observó cierta especialización: “Con más generaciones, esta forma de reproducción comenzó a incluir el comportamiento celular especializado”). Aún así, solo fueron dos meses.

Aquí hay una buena explicación de los experimentos: los investigadores desarrollan una levadura multicelular en el laboratorio en 2 meses

(También vea mi nota sobre un tema relacionado Multicelularidad de Ian York sobre Virología, inmunología, biología)