L’aparició d’organismes multicel·lulars fa 600 milions d’anys continua sent un gran repte per als biòlegs. Científics del Laboratori de Sistemes Complexos del Departament de Ciències Experimentals i de la Salut (DCEXS) de la UPF, estudien les condicions suficients per evolucionar organismes multicel·lulars virtuals a partir de cèl·lules amb complexitat reduïda. Els resultat apareixen publicats a la revista Journal of the Royal Society Interface.

Diferents llinatges de criatures multicel·lulars han anat apareixent al llarg de l’evolució. No són pocs els beneficis que atorga la multicel·lularitat: protecció contra depredadors, cooperació enlloc de competició a l’hora de buscar aliment… És per això que la selecció natural ha beneficiat la multicel·lularitat fins a donar lloc a l’àmplia diversitat que forma part de la nostra biosfera actual. No obstant, grups de cooperadors estan normalment exposats a tramposos o “defectors”, cèl·lules que obtenen els beneficis de participar del col·lectiu però sense aportar els costs associats. Un exemple clau de defectors en el nostre cos són els tumors: línees cel·lulars en els que els interessos de la cèl·lula s’han posat per davant de l’organisme. Per mantenir a ratlla els mutants no cooperants, les entitats multicel·lulars han de desenvolupar mecanismes per discriminar entre allò propi i allò aliè, una identitat multicel·lular.

L’equip científic liderat per Ricard Solé, investigador ICREA i cap del Laboratori de Sistemes Complexos de la UPF, ha estudiat les condicions que propicien la creació d’un organisme multicel·lular capaç de generar un mecanisme identitari i evitar així els defectors. Els autors de l’estudi van observar l’evolució de poblacions cel·lulars situades en un mateix ambient que disposava tant de nutrients limitats com de substàncies tòxiques. En aquestes poblacions es va poder observar la selecció de característiques pròpies d’un organisme multicel·lular primitiu (o protoorganisme): diferenciació, desenvolupament d’estructures de manera robusta i l’emergència d’una fitness col·lectiva.

“Molts dels organismes multicel·lulars actuals gaudeixen d’organitzacions estructurals molt complexes, així com de programes de desenvolupament estrictament controlats per xarxes genètiques”, comenten els autors. “Tot i així, en algun moment va haver d’existir un conjunt multicel·lular que s’originés seguint simples agregacions físiques que permetessin la cooperació entre les cèl·lules”. Això suposa l’existència d’un ample ventall de possibles entitats multicel·lulars situades entre el que coneixem com agregats cel·lulars senzills i els organismes multicel·lulars complexes amb programes de desenvolupament.

Treball de referència: Salva Duran-Nebreda, Adriano Bonforti, Raúl Montáñez, Sergi Valverde and Ricard Solé. Emergence of proto-organisms from bistable stochastic differentiation and adhesion. Journal of the Royal Society Interface, Abril 2016. DOI: 10.1098/rsif.2016.0108