Para la ciencia ha resultado fascinante desde antiguo la aparición rápida de una amplia gama de animales hace unos 543 millones de años, un periodo en el que la vida evolucionó desde formas sencillas unicelulares a organismos complejos. La vida experimentó una enorme diversidad durante el Cámbrico, un periodo que destaca por la aparición de los primeros fósiles de prácticamente todos los grupos principales de animales, incluidos los antepasados de los vertebrados. Ese fenómeno se denomina «explosión cámbrica» debido a que se produjo en unas pocas decenas de millones de años, un periodo de tiempo corto en términos geológicos. Antes de esa explosión evolutiva, la vida en la Tierra estuvo dominada durante cerca de cuatro mil millones de años por microbios.
La causa de ese fenómeno biológico aún no se conoce con precisión, si bien se ha supuesto que un aumento de la concentración de oxígeno atmosférico habría impulsado el crecimiento de estructuras orgánicas más complejas. Investigadores de la Universidad de Lund y de la Universidad del Sur de Dinamarca, respaldados en parte por el proyecto de la Unión Europea
OXYGEN, han cuestionado esa hipótesis. De hecho, ofrecieron otro punto de vista para explicar el desarrollo de la pluricelularidad y publicaron sus resultados en la revista
«Nature Ecology & Evolution».
Mediante información obtenida del campo de la biología tumoral, los investigadores abordaron la incógnita ya antigua de por qué los animales se desarrollaron tan tarde y de una forma tan exuberante. Estudiaron células madre, cuya característica definitoria es su capacidad de renovación, y comprobaron que los mismos mecanismos biológicos aprovechados por muchos tumores —para mantener las propiedades de las células madre— también podrían resultar importantes para el éxito de los animales en la explosión cámbrica.
La importancia de la concentración de oxígeno
Las células madre, capaces de convertirse en distintas clases de células del organismo, precisan de una concentración de oxígeno concreta, al igual que las células madre responsables del crecimiento tumoral. En concreto, las células madre prefieren un entorno pobre en oxígeno «debido a que les retira la capacidad para crear células nuevas», tal y como se indica en un
artículo publicado por uno de los miembros del equipo colaborador en la investigación. Una concentración baja de oxígeno, o hipoxia, influye en el crecimiento tumoral y, tal y como indicó otro miembro de la investigación, «las células madre poseen por tanto varios sistemas para lidiar con los efectos que generan tanto el oxígeno como su ausencia, lo cual queda claro en el caso de los tumores».
Los investigadores argumentaron que «en estos sistemas participa una proteína que puede «engañar» a las células para que se comporten como si el entorno fuera hipóxico. Esto también puede provocar que las células presenten propiedades similares a las de las células madre». El estudio de cómo los tumores son capaces de mantener propiedades características de las células madre incluso cuando están en un entorno de concentración elevada de oxígeno, permitió a los investigadores respaldar la hipótesis de que los organismos pluricelulares evolucionaron como una forma de enfrentarse a una cantidad extraordinaria de ese elemento. Tal y como explicó uno de los investigadores: «No fue hasta cuando generaron estas proteínas cuando los animales pudieron aprovechar el oxígeno y empezar a diversificarse».
El proyecto OXYGEN (How oxygen regulates the structure and function of microbial ecosystems), finalizado en 2016, se diseñó con el objetivo de crear y emplear sistemas de detección de oxígeno de gran sensibilidad para estudiar el modo en el que el oxígeno regula el metabolismo de los organismos aeróbicos y anaeróbicos en sistemas experimentales y en la naturaleza. Gracias a estas nuevas tecnologías detectoras, los investigadores ampliaron considerablemente el conocimiento que se posee sobre las dinámicas del oxígeno en zonas de los océanos sin apenas este elemento y descubrieron que los microbios en la naturaleza están bien adaptados a concentraciones extremadamente bajas de oxígeno.
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