¿Son los organismos multicelulares más eficientes energéticamente que el número equivalente de organismos unicelulares?

Dos casos más para su consideración:

  • Volvox

En el ancestro unicelular de algas verdes de Volvox, hay un solo centro organizador de microtúbulos (MTOC). Cuando el antepasado atraviesa la división celular, el flagelo debe dejar de latir y la alga se hunde en la columna de agua; Como resultado, la celda debe elegir entre la división y mantener su proximidad a la superficie. Volvox carteri son organismos multicelulares esféricos huecos con dos tipos de células: células “germinales” que se reproducen constantemente y células “somáticas” flageladas que laten constantemente. Una interpretación común es que la multicelularidad permitió al organismo realizar dos procesos previamente incompatibles simultáneamente.

  • Anabaena

Las cianobacterias son bacterias fotosintéticas, algunas de las cuales son unicelulares, mientras que otras forman filamentos, a veces con múltiples tipos de células. El oxígeno liberado por la fotosíntesis interfiere con la capacidad de la cianobacteria de fijar nitrógeno al inhibir la enzima nitrogenasa. En las cianobacterias unicelulares, la fijación de nitrógeno y la fotosíntesis son procesos incompatibles realizados durante la noche y el día, respectivamente. Sin embargo, en Anabaena, las células forman filamentos largos que tienen células especializadas llamadas heterocistos que ocurren con una separación uniforme. Estas células no pueden realizar la fotosíntesis y tienen otras especializaciones para mantener un ambiente con poco oxígeno para que puedan fijar el nitrógeno 24/7. Ocurren incluso con espaciado para que puedan suministrar suficiente nitrógeno a las células fotosintéticas a su alrededor. La combinación de multicelularidad y tipos de células interdependientes permite separar los procesos incompatibles.

Lo interesante es que en los dos casos anteriores, parece que la multicelularidad (múltiples células idénticas que se adhieren entre sí) evolucionó mucho antes de que aparecieran los tipos de células diferenciadas, por lo que debe haber algún beneficio en la adhesión per se. Hay un artículo muy interesante de un postdoc en nuestro laboratorio (John Koschwanez) sobre por qué las células se beneficiarían de vivir cerca. Tiene que ver con el hecho de que los macronutrientes pueden ser digeridos en formas más pequeñas e importables por la actividad de las enzimas secretadas. La mayoría de los productos de estas enzimas secretadas se difundirían lejos de la célula, pero si las células están en un grupo denso, es más probable que los productos sean adsorbidos por una de las células en lugar de difundirse completamente. John también descubrió que la levadura incipiente evoluciona para formar grupos relativamente rápido (en semanas) cuando crecen en un disacárido que se descompone por una enzima secretada.
http://www.plosbiology.org/artic…

En términos de eficiencia energética, los organismos unicelulares son casi seguramente más eficientes. Es solo que los organismos multicelulares son más eficientes para reunir recursos (y usarlos). Piense en ello como si estuviera manejando una bicicleta por un huerto y recogiendo fruta y comiéndola para ayudarlo a pedalear, en lugar de conducir un automóvil con una enorme red por la ventana y recoger toda la fruta mientras pasa volando.

Ser multicelular le brinda ventajas en términos de recolección de recursos que compensan con creces las ineficiencias de la inmovilidad unicelular.

Hay menos pérdida de calor, ya que la relación superficie / masa es menor para un organismo multicelular (como mencionó John Goetz). Sin embargo, las bacterias tienen relaciones sexuales, no tiene nada que ver con la multicelularidad.

Esta publicación de blog de Ed Yong http://blogs.discovermagazine.co … describe el artículo de Nature “La energía de la complejidad del genoma” http://www.nature.com/nature/jou … de Nick Lane y Bill Martin. De la publicación del blog: “Según una nueva hipótesis, presentada por Nick Lane y Bill Martin, todos somos consumidores de gas de origen natural. Nuestra propia existencia, y la de cada animal, planta y hongo, dependía de una asociación antigua, forjado hace unos miles de millones de años, lo que les dio a nuestros antepasados ​​acceso a suministros de energía incomparables y les permitió escapar de los grilletes de la simplicidad “.

Entonces, según estos autores, en una palabra: no.

Actualizado: Vea la crítica de Matthew S. Ackerman de esta hipótesis en el comentario a continuación.