Por qué los organismos comenzaron a tener relaciones sexuales, en lugar de simplemente reproducirse asexualmente como lo hizo la vida durante miles de millones de años, y todavía lo hace, en el caso de organismos unicelulares y algunas plantas y hongos, es un poco misterioso. La reproducción sexual evolucionó hace alrededor de mil millones de años o más, a pesar de la energía adicional requerida y la aparente molestia de la necesidad de encontrar una pareja adecuada. Las teorías prevalecientes sostienen que el sexo se convirtió en la forma dominante de reproducción debido a los beneficios de una mayor diversidad genética, lo que permite que la descendencia se adapte a entornos cambiantes y mantiene a las especies un paso por delante de los parásitos que evolucionaron para plagar a los padres.
Pero en un nuevo artículo en PLOS Biology, un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Montpellier en Francia y la Universidad de Deakin en Australia sugiere otra razón por la que la vida comenzó y siguió teniendo relaciones sexuales: la amenaza de los cargadores cancerosos y transmisibles.
"Sugerimos que la reproducción sexual evolucione para prevenir la invasión de células tramposas neoplásicas transmisibles egoístas, en adelante denominadas células cancerosas transmisibles", dice Frederic Thomas, biólogo evolutivo de la Universidad de Montpellier y autor principal del estudio, en un correo electrónico. "Hasta donde sabemos, este escenario selectivo para la evolución inicial del sexo a través del árbol de la vida es novedoso".
El cáncer no fue un problema para las primeras formas de vida, procariotas u organismos unicelulares que carecen de un núcleo celular, como las bacterias y las arqueas. Estas criaturas se reproducen asexualmente, haciendo una copia de su cromosoma singular y esencialmente clonándose a sí mismas.
Pero las cosas cambiaron con la evolución de los eucariotas hace más de 2.500 millones de años. Estos organismos contienen núcleos centrales que abarcan sus genomas en un conjunto de cromosomas. Grupos de eucariotas se unieron para formar los primeros organismos multicelulares, los predecesores de toda la vida compleja en la Tierra, desde plantas hasta insectos y reptiles y mamíferos. Cuando estos organismos se reproducen, el material genético es aportado por dos compañeros, creando una descendencia genéticamente única.
"El sexo parece haber acompañado, precedido directamente o marcado la transición a la vida eucariota", dice Maurine Neiman, profesora asociada de biología en la Universidad de Iowa que estudia la reproducción sexual pero no participó en el nuevo estudio. La gran pregunta en biología evolutiva, dice, es por qué.
El sexo es realmente complicado e ineficiente. Muchos organismos deben invertir recursos biológicos en rasgos que tienen el único propósito de atraer a una pareja, como las plumas de pavo real. Incluso el acto de la cópula misma conlleva riesgos. "Los organismos a menudo están literalmente unidos, y esa no es realmente una gran situación", dice Neiman. La idea de que una criatura lo suficientemente exitosa como para alcanzar la madurez reproductiva quisiera meterse con la fórmula genética también es extraña. “Eres algo seguro si has crecido y has tenido éxito. ¿Por qué irías y harías un bebé diferente a ti?
Al combinar la genética, la reproducción sexual produce una mayor diversidad genética en una población, lo que limita la transmisión de células cancerosas a través de los individuos de la población. (Thomas et al. / PLOS Biology 10.1371) Una teoría principal se conoce como la hipótesis de la Reina Roja. La idea sugiere que a medida que la vida multicelular evolucionó, también lo hicieron los parásitos y los patógenos que la plagaron. Al usar el sexo para crear descendencia con rasgos genéticos únicos, algunos de los descendientes pueden adquirir resistencias a los insectos que de otra manera amenazarían especies enteras. La reproducción sexual sirve como una forma de mantenerse un paso adelante en la carrera armamentista evolutiva. (El nombre de la hipótesis proviene de una declaración de la Reina Roja a Alice en Lewis Carroll's Through the Looking-Glass : "Ahora, aquí, ya ves, se necesita correr todo lo que puedas para mantenerte en el mismo lugar". )
El nuevo estudio sugiere que las células cancerosas pueden considerarse otra forma de parásito. A medida que las células tempranas se unían para formar organismos eucariotas únicos, estos organismos habrían necesitado protegerse contra las células miembro que se negaban a subordinarse al conjunto: “células trampa internas” o células cancerosas. Los primeros organismos multicelulares también habrían necesitado desarrollar defensas contra las células malignas invasoras de otros organismos o cánceres transmisibles.
Tales sistemas inmunes tempranos habrían tenido un tiempo más fácil para diferenciar entre células sanas y tumores malignos, argumenta el estudio, si la reproducción sexual creara descendientes genéticamente distintos de los organismos circundantes. Apuntar a las células cancerosas podría haber creado una presión evolutiva para abrazar el sexo, similar a la presión de los parásitos y otros patógenos.
"Las células malignas, al menos en nuestra opinión, tienen la misma importancia en biología evolutiva y ecología que los no parásitos y, por lo tanto, deben considerarse tan importantes como los parásitos y la microbiota", dice Thomas. "El cáncer no es solo una enfermedad, es una fuerza evolutiva".
Esta idea podría ser una nueva y poderosa forma de pensar sobre la evolución, según Steve Johnson, un biólogo que estudia la evolución del sexo y las interacciones entre el huésped y el parásito en la Universidad de Nueva Orleans. "Cuanto más lo pienso, realmente creo que este podría ser un nuevo enfoque muy importante", dice en un correo electrónico. "Me gusta especialmente que vinculen el modelo de Red Queen con la idea de que la reproducción sexual reduce un tipo único de parásito, las células cancerosas transmisibles".
"Se puede pensar en el cáncer como este fenómeno egoísta que muere con el individuo", agrega Neiman. “¿Pero y si no fuera así? ¿Cómo cambiaría eso el panorama evolutivo?
En el documento, Thomas y sus colegas exponen algunos de los cambios en el panorama evolutivo que esperarían ver si su hipótesis es correcta. Los cánceres transmisibles, por ejemplo, probablemente serían raros en las especies de reproducción sexual, y este es el caso. Solo existen algunos ejemplos, como las lesiones faciales del demonio de Tasmania y la leucemia en algunas almejas.
El equipo también predice que la mayoría de las especies que se reproducen asexualmente serían relativamente jóvenes o especialmente adaptadas para resistir el cáncer. Y, de hecho, descubrieron que se estima que alrededor de la mitad de los linajes asexuales conocidos tienen menos de 500, 000 años. "El 50 por ciento restante de los linajes consisten en organismos evolutivamente escandalosos" que se sabe que son resistentes a los mutágenos, según el nuevo documento. Thomas, dice Thomas, podría valer la pena estudiar para aprender más sobre sus protecciones anticancerígenas para uso médico.
Pero hay una razón por la cual el origen del sexo se considera un problema difícil en la biología evolutiva. Según la estimación de Neiman, hay elementos de la nueva teoría que no cuadran del todo, al menos todavía no. La rareza de los cánceres transmisibles entre las criaturas de hoy, por ejemplo, puede no ser compatible con esta nueva teoría.
Un "universo en el que el cáncer explicara el sexo requeriría que esos cánceres contagiosos fueran realmente bastante comunes", dice Neiman. También se pregunta acerca de uno de los supuestos centrales de la teoría, que la distinción genética de los padres y la descendencia en realidad sería un factor para combatir con éxito la infección cancerosa. "No estoy seguro de que haya sido bien probado, y es una suposición clave".
Thomas admite que la hipótesis de su equipo necesita ser validada a través de la experimentación, que en este momento falta. "Proponemos en el documento varias instrucciones para eso, la más elegante sería utilizar la clonación de animales para evaluar el riesgo de transmisión de células cancerosas asociado con la reproducción asexual", dice. Si la nueva teoría de la reproducción sexual es correcta, la probabilidad de que una madre pase las células cancerosas a su descendencia debería ser mayor si el embrión es un clon implantado de la madre, en lugar de un embrión genéticamente distinto.
El equipo también está trabajando con la hidra clonada, organismos marinos que pueden reproducirse tanto sexual como asexualmente dependiendo de las condiciones ambientales. Según Thomas Madsen, un científico de la vida en la Universidad de Deakin y coautor del nuevo estudio, el objetivo es "tratar de 'infectar' hidras clonales sanas con células cancerosas e investigar su respuesta evolutiva". Si la nueva teoría del sexo es correcta, Las hidras infectadas deben elegir la reproducción sexual en lugar de asexual.
Pero el origen del sexo siempre ha sido complicado, y Neiman cree que seguirá siendo así. "Creo que la complejidad y el desorden de la biología a menudo exigirán lo que llamamos explicaciones pluralistas o múltiples", dice. "No creo que haya una solución general, elegante, única y simple".
