¿Por qué todos los huevos de animales son unicelulares? ¿Por qué no han evolucionado los gametos multicelulares?

Supongo que aquí te estás refiriendo específicamente a los gametos (esperma y huevo) que se fusionan para formar el cigoto. En la mayoría de los organismos, o al menos en los que conozco, querrás que cada célula del cuerpo tenga el mismo genoma *. La mayoría de los organismos (que yo sepa) tienen un genoma diploide, lo que significa que tienen dos copias de cada cromosoma, excluyendo los cromosomas sexuales; cada una de las dos copias son ligeramente diferentes, ya que los genes en ellas son versiones diferentes entre sí. Hay individuos que tienen poliploidía, es decir, que tienen más de dos copias de cada cromosoma, como el macarrones con trigo. También hay casos de poliploidía en animales, pero no entraré aquí porque no sé mucho sobre ellos (ver Wkipedia para un punto de partida). En animales y plantas, los gametos se producen a través de la meiosis, que distribuye uno de los cromosomas en cada esperma u óvulo, lo que significa que hay una gran cantidad de posibles arreglos cromosómicos para los gametos. Por ejemplo, en humanos, tenemos 23 pares de cromosomas, y durante la meiosis, una copia de cada par se pasará al gameto final, independientemente uno del otro. Como resultado, hay 2 ^ 23 diferentes “genomas” posibles que puede tener un gameto. Esto equivale a unos 8 millones de combinaciones posibles. Dado esto, esperaría que dos espermatozoides u óvulos tuvieran una composición de cromosomas ligeramente diferente. Y si dos o más espermatozoides se fusionan con dos o más óvulos para producir un nuevo individuo, entonces inevitablemente tendremos lo que se llama quimera; El cuerpo de ese organismo está formado por células de diferentes linajes. Y ahora solo imagina las disputas (evolutivamente hablando) que suceden cuando esa persona se reproduce: qué versión del genoma se transmite, o si nos fusionamos de la misma manera.

Una cosa que puedes señalar es que si los gametos se multiplican, se garantizará que tengan los mismos conjuntos de cromosomas. Y eso es más o menos lo que hacen las plantas en lo que llaman alternancia de generaciones. Esencialmente tienes dos formas diferentes para la planta, el gametofito y el esporofito. La generación de esporofitos corresponde (aproximadamente) a lo que ves en el jardín. La generación de gametofitos está enterrada dentro de la flor en las plantas con flores, pero se puede ver más fácilmente en el musgo.


(fuente: ciclo reproductivo de briófito)

La generación de gametofitos es esencialmente un gameto multicelular. Pero luego, para que la fusión produzca cigotos, los gametos unicelulares todavía deben hacer el trabajo. Mi conjetura aquí sería que, nuevamente, sería una molestia coordinar la fusión de varias células diferentes, dado que una fusión de dos células funciona igual de bien.

Ahora, si desea considerar a los protistas, la situación es más confusa, ya que a veces no hay una distinción clara entre las formas unicelulares o multicelulares. Realmente no puedo ayudarte aquí. Esas cosas son extrañas o fascinantes, dependiendo de la persona que le pregunte.

* Estoy excluyendo la mutación aquí porque son insignificantes o porque salen mal en formas que son desventajosas para el organismo.

Fuentes:

Meiosis: aprende ciencias en Scitable
Alternancia de generaciones: Alternancia de generaciones

Los organismos multicelulares solo pueden existir si todas las células trabajan juntas por el bien común. Mientras todas las células sean genéticamente idénticas, cualquier célula que sacrifique su propio bienestar por el bien del conjunto no está en desventaja evolutiva, porque las otras células del cuerpo que se benefician del sacrificio de esa célula tienen los mismos genes, y entonces los genes que promueven la cooperación y el sacrificio pueden obtener una ventaja selectiva.

Pero si las células del grupo no tienen genomas idénticos, existe la posibilidad de competencia entre células con diferentes genes o versiones de genes. La competencia abre la puerta para que las células intenten engañar y trabajar para mejorar su propia replicación a expensas del grupo. Si estas células trampa tienen demasiado éxito, el resultado es cáncer, que puede amenazar la supervivencia de la criatura multicelular.

La forma más efectiva de garantizar que todas las células del grupo permanezcan genéticamente idénticas es comenzar con una sola célula en cada generación. Todas las células del grupo descienden de esa única célula original y, por lo tanto, comparten su genoma. Solo las células de la línea germinal que producen gametos pueden reproducirse, y las células del cuerpo, o soma, solo pueden transmitir sus genes a la próxima generación ayudando a las células de la línea germinal, que transportan el genoma idéntico, a reproducirse.

Las mutaciones aún ocurren cuando las células del soma se dividen, produciendo diversidad genética y competencia, y causando cáncer, pero al menos comienzas con un genoma único, y se necesitan varias rondas de replicaciones antes de que estas mutaciones se acumulen. Esto, además de los otros métodos que los organismos multicelulares desarrollaron para controlar las mutaciones genéticas, significa que el cáncer cuando ocurre generalmente ocurre más tarde en la vida, después de que el organismo al menos haya tenido la oportunidad de reproducirse.

Un gameto multicelular corre el riesgo de que ya haya mutaciones y diversidad genética en algunas células del gameto. Esto aumenta enormemente el riesgo de que el cáncer se desarrolle temprano en el desarrollo de los organismos, en el embrión o temprano en la vida, antes de que haya tenido la oportunidad de reproducirse.

Esta vulnerabilidad al cáncer sería una gran desventaja competitiva para los gametos multicelulares, e incluso puede ser lo suficientemente grande como para hacer imposible la evolución de seres multicelulares realmente complejos con gametos multicelulares. En cualquier caso, la desventaja fue suficiente para que todos los primeros linajes multicelulares que sobrevivieron tuvieran gametos unicelulares, que sus descendientes en la actualidad heredaron.

Por definición y por función, los gametos son unicelulares. ¿Cómo podría funcionar un gameto multicelular? Lo más parecido que se me ocurre es la fertilización múltiple que tiene lugar en algunas plantas, en la que se producen fusiones paralelas de células para producir cigoto y endospermo, pero cada gameto es unicelular.

¿Qué harían los gametos de células múltiples? ¿Cada una de sus células llevaría una parte del programa de desarrollo, para algunas fusiones paralelas, que darían como resultado, en lugar de un único cigoto, un conjunto adjunto de para-cigotos? ¿O serían células indiferenciadas antes de la fertilización, que conducirían directamente a un embrión de células múltiples hasta ahora no comprometidas? No se me ocurre ninguna ventaja en términos de robustez de tal disposición sobre la formación de un cigoto de 1 celda. En todo caso, parecería más propenso al fracaso; ¿Qué sucede si solo algunas células se fertilizan, y luego están estas células haploides perdidas adheridas a un embrión o embrión parcial? Además, ¿se necesitaría todo el complemento de células para producir una línea germinal multicelular? Si no, se perdería cualquier ventaja del aumento de la mezcla genética en cada generación, ya que del individuo quimérico una sola línea germinal de células produciría estas estructuras de gametos multicelulares.

Para agregar a las otras dos respuestas (ambas buenas IMO), la ontogenia recapitula la filogenia Y las matemáticas fractales permiten a la naturaleza empacar el diseño de un animal complejo en un trozo microscópico de cadenas de ADN. Sin fractales, tendríamos que ser “mapeados en bits”, por así decirlo, y ese bulto tendría que ser del tamaño de una toronja (lo estoy sacando del aire solo para dar una idea aproximada de cuánto hacen los fractales buenos para criaturas vivientes).