Fuente: http://archaeologynewsnetwork.blogspot.mx/2014/12/how-did-life-become-complex-and-could.html?

Autor: Elizabeth Howell 

Traducción: Jean Bernstein

Wikipedia nos dice que los organismos unicelulares son aquellos que están formados por una única célula. Ejemplos de organismos unicelulares son las bacterias o los protozoos. Aunque esto resulte sorprendente, los seres unicelulares representan la inmensa mayoría de los seres vivos que pueblan actualmente la Tierra; en número sobrepasan con mucho al resto de los seres vivos del planeta. 

La misma fuente nos dice que “La mayoría de seres unicelulares son procariotas, microorganismos que están constituidos por células procariotas, es decir, células que presentan un ADN libre en el citoplasma, ya que no hay núcleo celular. Han recibido diversas denominaciones tales como bacterias, moneras y esquizófitos, pero existen otros llamados eucariotas, como los protozoos. Los seres unicelulares son considerados más primitivos que los pluricelulares, por su menor complejidad.”

Con la búsqueda de vida extraterrestre, los científicos han ido encontrando una serie de organismos unicelulares en lugares inhóspitos y extremos, lugares donde se sospechaba no podría existir ningún tipo de vida.

Pero de tal vida simple, formas más complejad de vida pudieran eventualmente aparecer. Esto es lo que sucedió en el planeta, y que es lo que pudiera suceder en otros escenarios también. ¿Cómo la química evolucionó a obtener  vida hasta lo que conocemos ahora? ¿Que transiciones tomaron lugar? 

Frank Rosenzweig, en genetista evolutivo de la Universidad de Montana, esta buscando respuestas para estas preguntas por los siguientes cinco años con apoyo del Instituto de Astrobiología de la NASA. Su laboratorio estudia como la vida evolucionó a senderos más complejos, factores que influencían todo desde la esperanza de vida hasta la biodiversidad. "A lo largo de mi carrera, he estado interesado en cuáles son las bases genéticas de la adaptación y como las comunidades complejas evolucionaron desde clones sencillos", dice Rosenzweig "relacionado a estas preguntas son otros como y cuando en la genética tuvo su punto de inicio y los ajustes ecológicos que influenciaron el tempo y trayectoria del cambio evolutivo.

La vida compleja existente es sólo conocida en la Tierra, pero los cientÍficos aún no descartan otros escenarios en el sistema Solar. Nuestra comprensión de la evolución de la vida podría ser ampliado por la comprensión y estudio de la luna de Saturno Titan, cuyo química de hidrocarburo es considerada un precursor a un sistema viviente. Los investigadores recientemente intentan el replicar una sustancia de la atmósfera de Titan llamada Tholins, la cual es orgánica y es como un aerosol creado desde la radiación solar golpeando la atmósfera de metano y nitrógeno.

Entendiendo como la Tolina y otras sustancias se forman en Titan podría proporcionar a los investigadores una imagen de como evolucionó la vida en la Tierra temprana, también estudiando las formas primitivas terrestres y sus la evolución de sus precursores bioquímicos de subunidades hasta sucesivamente sistemas más complejos e interdependientes que podrían dar claves de como la vida pudiera evolucionar en otros planetas y otras lunas.

En la Tierra, ejemplos de estas transmisiones incluían las colecciones de simples proteínas evolucionando a cadenas de proteínas. Por ejemplo, una bacteria unicelular evolucionaría en celulas eucariontes que contiene dos o tres genomas. También microbios competentes comienzan a unirse para formar sistemas cooperativos, tales como tapetes de microbios en primaveras cálidas y biofilmes microbióticos se alinean en el instestino humano. Cada una de estas transiciones resultan en una incrementada biocomplejidad, interdependencia y un cierto grado de autonomía por una totalmente nueva que es más que la suma de sus partes.

La investigación de Rosenzweig se desarrolló con el apoyo de los donativos recaudados por la NASA de los pasados seis años.

"Ahí hay, y aún necesita realizarse mucho trabajo en cuanto al estudio evolutivo de la química evolutiva prebiotica (anterior a la vida), ambientes extremos y firmas biológicas". Dice Rosenzweig "Se me ocurrió que podría valer la pena tratar de convencer a la NASA el incluirlo en su portafolio de investigación una serie de propuestas enfocadas en el comprendimiento de las bases genéticas subrayando las transiciones evolutivas mayores que han conducido a la complejidad de gran orden."

Como tal, la nueva investigación de Rosenzweig se enfoca en cuatro áreas en las que un sistema complejo surgió de elementos más simples, metabolismo, la celula eucarionte, mutualismo (especies cooperativas) y multicelularidad. El podría retomar en una quinta área -mutaciones e interacciones genéticas - que criticamente eterminan que rapidamente esos sistemas complejos pudieran surgir. El cree que los experimentos de laboratorio dirigidos a replicar aspectos claves de la evolución de la vida en la Tierra podrían mejor informar como nosotros buscamos locaciones bioamigables en Marte, Europa, en la luna de Saturno Titan, o donde sea.

Los planes de Rosenzweig de tener ocho diferentese equipos enfocaoos a preguntas de evolución y los cambios desde la vida simple a más compleja. Para integrar los resultados experimentales de  sus equipos a un marco más amplio el ha reclutado teóricos en el parea de población genética y físicos estadísticos.

El previo apoyo de fundación de la NASA de Rosenzweig viene del Programa de Exobiología y Biología Evolutiva. El primer proyecto, iniciado en 2007. examinó como el material genético (o genomas) evolucionaron en especies de levadura que fueron cultivados bajo recursos limitados. Un segundo proyecto, iniciado en 2010, está investigado como las celulas  pobladoras en los genotipos de la E. Coli y el ambiente en el cual se desarrolla influencía la diversidad y la estabilidad de poblaciones subsecuentes.

El primer proyecto dirigió a un descubrimiento inesperado: la tensión puede incrementar la frecuencia con la cual las secuencias genómicas se reacomoda, La tensión introduce nuevas variantes cromosómicas en la población de ciertas especies que podrían probar beneficios en circunstancias desafiantes, de hecho, previos estudios han indicado que nuevas variantes cromosómicas son resitentes a la tensión. en 2013, el equipo de Rosenzweig dirigido por el Profesor Eugene Kroll de la Universidad de Montana, comenzó estudiando como cultivos de levadura respondían a la inanición.

En esta nueva línea de búsqueda ha conducido actualmente a una de las mayores publicaciones titulada "Inanición asociada a la reestructura genómica puede conducir al aislamiento en la levadura" Lo cual fue publicado en PLoS One en 2013 mencionan Kroll y Rosenzweig más allá demuestra que  la levadura que contiene ajustes genómicos adaptativos a la tensión se transforman en "reproductivamente aislada" de sus ancestros, sugiriendo que, por lo menos en un menor aislamiento geográfico no debería ser requerido para generar nuevas especies. Un nuevo proyecto a través del Programa de Exobiología y Biología evolutiva de la NASA premiado en verano del 2013 pudo facultar al equipo de ir desenredando los mecanismos genómicos que subyacen a la adaptación y al aislamiento reproductivo en levadura hambrienta.

Una de las características distinguidas de esta investigación que nota Rosenzweig es que mientras más estudios miran el desempeño de las especies en ambientes relativamente benignos, la levadura ha sido estudiado bajo condiciones cercanas  a la inanición. Este tipo de presión severo podría ser análogo cercano a la cara actual de las especies en la naturaleza como poblaciones geneticamente adaptadas a situaciones drasticamente alteradas. En la medida como la inanición pueda servir como pauta para cualquier tipo de tensión, desde disminuir recursos hasta la temperatura grandemente alterada a una invasión por competidores superiores, el resultado de este estudio podrían tener implicaciones de vida en otros planetas.

De hecho, un tema principal que corre a través de todas estas investigaciones es que mediante el estudio de los procesos evolutivos en el laboratorio utilizando especies unicelulares simples, podemos esperar para descubrir las reglas que gobiernan el tempo  y la trayectoria de la evolución en cualquier población de entidades autorreplicantes cuya estructura y la función son programados por moléculas de información. "Lo que me gustaría pedirles a mis compañeros de investigadores de astrobiología es estar alerta a indicios de diferenciación, ya sea a nivel de las diferentes proteínas en una red metabólica, los diferentes genotipos en una población de una determinada especie, los diferentes genomas en una sola célula o células diferentes en un organismo multicelular. En cada caso la diferenciación abre la puerta no sólo a la competencia, sino también a la cooperación entre las variantes, lo que permitiría una división del trabajo. ", Dijo. "Debemos ser conscientes de que, sin embargo, pueden ser codificados, formas de vida que probablemente se han diferenciado en otros mundos. Por lo tanto, debemos estar atentos a las firmas dejadas por estas formas más complejas de  vida ".