Un estudio del IRB Barcelona y el BSC replantea el origen de nuestras células como una historia de alianzas microbianas

Todas las células de los animales, las plantas, los hongos y los protistas comparten una característica fundamental: son células eucariotas, es decir, células complejas, con compartimentos internos especializados. También lo son las células que forman nuestro cuerpo.

Cómo surgió este tipo de célula es una de las grandes preguntas de la biología. Durante décadas, la explicación dominante ha situado la incorporación de la mitocondria como el gran punto de inflexión: una arquea habría establecido una relación simbiótica con una bacteria, que con el tiempo se convirtió en la mitocondria, y esta alianza habría abierto la puerta a la complejidad celular.

Ahora, un estudio liderado por el Dr. Toni Gabaldón, investigador ICREA en el IRB Barcelona y el Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), publicado en Nature, replantea esta visión. El trabajo no niega el papel central de la mitocondria, pero sugiere que el origen de las células complejas fue más largo, gradual y coral de lo que se pensaba. Según los resultados, otros grupos bacterianos, además del ancestro de la mitocondria, dejaron una huella importante en el ancestro común de todos los eucariotas.

“Durante mucho tiempo hemos explicado el origen de las células complejas como una historia con dos grandes protagonistas: una arquea y la bacteria que dio lugar a la mitocondria. Nuestro estudio sugiere que ese relato es incompleto y hubo más actores en escena: incluyendo otros grupos bacterianos y virus gigantes que pudieron facilitar el intercambio de genes”, explica el Dr. Gabaldón.

Fósiles escritos en los genes

A diferencia de lo que ocurre con los dinosaurios, el origen de los eucariotas no puede reconstruirse a partir de huesos o fósiles visibles. Ocurrió hace unos 2.000 millones de años, en organismos microscópicos de los que apenas quedan rastros directos. Pero sus huellas siguen presentes en los genomas actuales.

Para rastrearlas, el equipo ha abordado el problema como una forma de arqueología molecular computacional, valiéndose de la capacidad de cálculo de la saga de supercomputadores MareNostrum para analizar datos genómicos públicos que abarcan toda la biodiversidad.

Primero reconstruyó el repertorio de familias de genes y proteínas del último ancestro común de todos los eucariotas, conocido como LECA (por sus siglas en inglés, Last Eukaryotic Common Ancestor). Después analizó su origen evolutivo comparándolas con bases de datos que incluyen decenas de miles de genomas de bacterias, arqueas y virus.

Así, tras más de 5 años de trabajo utilizando modelos matemáticos complejos y procesando grandes volúmenes de secuencias genómicas, ha sido posible detectar señales que de otro modo habrían permanecido invisibles.

“Estamos intentando reconstruir una historia que ocurrió hace miles de millones de años y de la que no tenemos fósiles directos. Por eso hemos sido muy conservadores: nos quedamos solo con las señales evolutivas más robustas, aquellas que tenían una fuerza comparable a las señales que ya se aceptan para la arquea ancestral y para la bacteria que dio lugar a la mitocondria”, explican Moisès Bernabeu, Saioa Manzano-Morales y Marina Marcet-Houben, autores del estudio e investigadores del grupo de Genómica Comparada que lidera el Dr. Gabaldón en el IRB Barcelona y el BSC.

Más actores que la mitocondria

El estudio identifica dos señales bacterianas especialmente relevantes más allá de la mitocondria: Myxococcota y Planctomycetota. Las primeras están relacionadas con funciones metabólicas, incluyendo procesos vinculados a lípidos y membranas. Las segundas son bacterias conocidas por su complejidad estructural, con compartimentos internos inusuales para organismos bacterianos.

Los análisis sugieren además que estas contribuciones no ocurrieron todas a la vez. Las Planctomycetota aparecen como una señal más antigua, mientras que las Myxococcota y la bacteria que dio origen a la mitocondria muestran señales más próximas en el tiempo.

Esta visión encaja con la idea de que los ancestros de las células eucariotas vivieron en entornos ricos en comunidades microbianas, como los tapetes microbianos, donde distintos microorganismos conviven en capas con condiciones químicas diferentes. En ese contexto, los intercambios genéticos habrían permitido incorporar nuevas capacidades biológicas a lo largo del tiempo.

Virus gigantes como vehículos de intercambio genético

Uno de los resultados más inesperados del estudio es la implicación de los virus gigantes, en particular los Nucleocytoviricota. Estos virus tienen genomas mucho mayores que los de la mayoría de virus conocidos e infectan organismos eucariotas unicelulares.

El estudio muestra que algunos genes incorporados durante la evolución temprana de los eucariotas parecen proceder de virus gigantes. Los autores proponen que estos virus pudieron actuar como vehículos de transferencia genética entre microorganismos que convivían en un mismo ecosistema, facilitando intercambios que habrían contribuido a moldear el genoma ancestral de las células eucariotas.

Una pregunta fundamental sobre la historia de la vida

El estudio aborda una de las grandes preguntas de la biología: cómo surgió la complejidad de las células que forman nuestro cuerpo. Al reconstruir las huellas genéticas de aquel proceso, el trabajo aporta una nueva visión sobre un episodio clave en la historia de la vida: el origen del linaje celular al que pertenecen animales, plantas, hongos y protistas.

El trabajo amplía una línea iniciada por el propio Dr. Gabaldón en 2016, cuando publicó en Nature un estudio que ya sugería que la mitocondria pudo incorporarse relativamente tarde en el proceso de origen de los eucariotas. Ahora, con muchos más datos genómicos disponibles y herramientas computacionales más potentes, el equipo ha podido analizar con mayor detalle qué otros organismos dejaron huella en ese ancestro común.

“Todos los genomas conservan rastros de su historia. En el caso de los eucariotas, esos rastros nos hablan de antiguas alianzas entre microorganismos. Entenderlas nos ayuda a responder una pregunta muy profunda: qué somos y de dónde venimos”, concluye el Dr. Gabaldón.

El proyecto ha sido financiado principalmente por la Gordon and Betty Moore Foundation, ha contado con recursos computacionales de la Red Española de Supercomputación (RES) proporcionados por el BSC en MareNostrum 5, y con apoyo del Ministerio de Ciencia e Innovación.

Artículo de referencia:
Diverse gene ancestries reveal multiple microbial associations during eukaryogenesis
Moisès Bernabeu, Saioa Manzano-Morales, Marina Marcet-Houben, Toni Gabaldón
Nature (2026) DOI: 10.1038/s41586-026-10639-9