¿Pueden los tumores enseñarnos sobre la evolución animal en la Tierra? Los investigadores creen que sí y ahora presentan una nueva hipótesis de por qué la diversidad animal aumentó dramáticamente en la Tierra hace aproximadamente medio billón de años. Una innovación biológica puede haber sido clave.
Un equipo transdisciplinario e internacional, de la Universidad de Lund en Suecia y la Universidad del Sur de Dinamarca presenta sus hallazgos en Ecología y evolución de la naturaleza .
La nueva hipótesis sostiene que la diversificación dramática de los animales resultó de una revolución dentro de la propia biología de los animales, más que en la química circundante en la superficie de la Tierra.
La vida en la Tierra estuvo dominada por microbios durante aproximadamente 4 mil millones de años cuando la vida multicelular repentinamente, luego en forma de animales en ecosistemas robustos, hizo una entrada vigorosa. ¿Por qué los animales se diversificaron tan tarde y tan dramáticamente no han sido resueltos?cuestión de debate candente.
La diversificación de los animales se produjo en un período de tiempo geológicamente corto y se conoce como la explosión cámbrica. Muchos geólogos han asumido que la explosión cámbrica fue provocada por un aumento del oxígeno atmosférico.
Sin embargo, una relación causal entre la explosión cámbrica y el aumento del oxígeno atmosférico carece de evidencia convincente.
Enfoque histórico en alto contenido de oxígeno
De hecho, la investigación en los últimos años debilita el apoyo a una correlación entre la explosión del Cámbrico y el aumento del oxígeno atmosférico. Por ejemplo, se observan cambios dramáticos en el oxígeno atmosférico tanto antes como después del Cámbrico, pero no específicamente cuando despega la diversificación animal.
Se observa además que los animales simples requieren niveles de oxígeno sorprendentemente bajos, que se habrían cumplido mucho antes del Cámbrico.
"Continúa una búsqueda acalorada de la evidencia geoquímica de que el oxígeno aumentaba cuando los animales se diversificaban, pero, después de décadas de discusión, parece valioso considerar el desarrollo de la multicelularidad también desde otros ángulos", dice la geobióloga Emma Hammarlund, doctora e investigadoradivisión para la investigación traslacional del cáncer en la Universidad de Lund e investigador invitado en el Centro Nórdico para la Evolución de la Tierra en la Universidad del Sur de Dinamarca.
Los tumores son versiones exitosas de multicelularidad, también con poco oxígeno
Para comprender más sobre las condiciones para la vida multicelular, Emma Hammarlund contactó al biólogo de tumores, el profesor Sven Påhlman del Departamento de Medicina de Laboratorio de la Universidad de Lund, quien ha explorado la importancia de las bajas concentraciones de oxígeno, o la llamada hipoxia, enla configuración del tumor durante casi dos décadas.
"Quería saber qué observan los científicos del tumor a diario, en términos de crecimiento de tejido y cómo se relaciona con el oxígeno. Después de todo, los tumores son, y desafortunadamente, versiones exitosas de multicelularidad", explica Emma Hammarlund.
El equipo, incluido también el biólogo de tumores Dr. Kristoffer von Stedingk de la división de Pediatría de la Universidad de Lund, abordó la cuestión histórica de por qué los animales se desarrollaron tan tarde y dramáticamente con nuevas pistas del campo de la biología tumoral.
Un factor de éxito compartido
Específicamente, probaron si las mismas herramientas moleculares explotadas por muchos tumores, para mantener las propiedades de las células madre, también podrían ser relevantes para el éxito de los animales en la explosión cámbrica.
Las células con propiedades de células madre son vitales para toda la vida multicelular a fin de regenerar el tejido. Por ejemplo, las células en la pared del intestino delgado humano se reemplazan cada 2-4 días, a través de la división de las células madre.
"La hipoxia generalmente se considera una amenaza, pero olvidamos que la escasez de oxígeno en períodos y entornos precisos también es un requisito previo para la vida multicelular. Nuestras células madre son las que forman tejido nuevo y son extremadamente sensibles al oxígeno.Por lo tanto, las células madre tienen varios sistemas para lidiar con los efectos tanto del oxígeno como de la escasez de oxígeno, lo cual es claro en el caso de los tumores ", explica Sven Påhlman.
Estos sistemas involucran una proteína que puede 'engañar' a las células para que actúen como si el entorno fuera hipóxico. Esto también puede engañar a las células para obtener propiedades similares a las células madre.
Las células tumorales hacen frente al oxígeno
Al estudiar la capacidad de las células tumorales para imitar las propiedades de las células madre, el equipo de Sven Påhlman ha observado cómo las células tumorales pueden activar mecanismos específicos que evaden los efectos negativos que el alto oxígeno tiene sobre las células madre. Como consecuencia, el tumorlas células pueden mantener las propiedades de las células madre, a pesar de estar rodeadas por las altas concentraciones de oxígeno que están presentes en el cuerpo.
Esta misma habilidad, según los autores, es una de las claves que también hizo que los animales tuvieran tanto éxito.
"La capacidad de construir las propiedades de las células madre a pesar de los altos niveles de oxígeno, llamada 'pseudohipoxia', también está presente en nuestro tejido vertebrado normal. Por lo tanto, cambiamos la perspectiva de la configuración oxica: mientras que el bajo nivel de oxígeno generalmente no es problemático para las células animales, la configuración oxic representa un desafío fundamental para la multicelularidad compleja. Sin herramientas adicionales, la configuración oxic hace que las células madre específicas de tejido maduren demasiado pronto ", dice Sven Påhlman.
Una revolución biológica
La nueva hipótesis que da crédito a una innovación biológica que ha desencadenado la diversificación animal es similar a cómo pensamos que las innovaciones biológicas cambiaron la vida en el pasado. Solo la presencia de oxígeno libre es el resultado de que algunos microbios encuentren una forma de usar la luz solarpara obtener energía. Esto también fue un evento biológico.
Una vista que se ajusta a otras observaciones geobiológicas, de modo que los entornos con 'suficiente' oxígeno han estado presentes en la Tierra desde mucho antes de la explosión cámbrica.
La hipótesis también tiene implicaciones sobre cómo los animales pueden tener diferentes capacidades para vivir en ambientes oxigenados, y quizás incluso sobre cómo vemos el cáncer como una consecuencia evolutiva de nuestra capacidad de vivir en nichos oxigenados.
Uniendo la geobiología y la investigación del cáncer juntos
Tomar un enfoque evolutivo es inusual para los investigadores del cáncer, a pesar de que el desarrollo de tumores generalmente se ve como un proceso evolutivo.
Del mismo modo, la investigación geobiológica rara vez aplica la perspectiva celular. Sin embargo, después de combinar su experiencia, tanto Emma Hammarlund como Sven Påhlman se sorprenden de que no nos hayamos preguntado previamente sobre nuestra capacidad paradójica de renovar tejidos en el entorno óxico.
"Seguramente, muchas personas estarían en desacuerdo intuitivamente. Pero una vez que cambias la perspectiva sobre el nicho oxic y comienzas a considerarlo como un desafío para las propiedades de las células madre y la renovación de los tejidos, entonces las observaciones desconcertantes de campos distantes comienzan a encajar. Y túno puede volver atrás ", concluye Sven Påhlman.
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Materiales proporcionado por Universidad de Lund . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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