Historias del cambio

Lynn Margulis, la descubridora de la endosimbiosis

En los años 60 del siglo XX, una joven científica estadounidense propuso una idea revolucionaria: la vida compleja surgió por la fusión de células simples sin núcleo, en un proceso de cooperación. Hasta nuestro propio organismo, afirmó, está compuesto por células que llevan dentro el fruto de una simbiosis entre bacterias ocurrida hace millones de años. Su investigación fue inicialmente cuestionada o directamente rechazada. Hoy en día, se estudia en los libros de texto como algo de conocimiento común. El nombre de esa investigadora es Lynn Margulis y protagoniza esta nueva entrega de nuestra serie #MujeresqueInspiranCiencia

El origen de la vida en nuestro planeta y su evolución desde las formas más sencillas hasta la variedad y complejidad de nuestros días es uno de los temas más relevantes de la investigación científica y una cuestión que ha preocupado al espíritu humano durante toda su historia. Qué es la vida, cómo surgió, quiénes somos o si estamos solos en el Universo son preguntas que todas las personas y sociedades se han planteado desde el comienzo de la humanidad.

En el siglo XIX, Charles Darwin respondió a algunas de ellas con su teoría de la evolución de las especies. Después del británico, otras mentes brillantes han ayudado a interpretar el misterio de la vida. Y sin duda, una de las aportaciones más disruptivas es la que hizo la bióloga evolutiva Lynn Margulis en la década de los 60 del pasado siglo. 

La joven científica estadounidense propuso una teoría revolucionaria: la vida compleja basada en células con núcleo que se unen después para crear organismos multicelulares -es decir, lo que nosotros mismos somos- pudo ocurrir gracias a la fusión de células simples sin núcleo que aprendieron a cooperar entre ellas. De hecho, el propio cuerpo humano está compuesto por células con núcleo que llevan dentro el fruto de una simbiosis entre bacterias simples ocurrida hace millones de años. 

Cuando Margulis anunció esto, la mayor parte de la comunidad científica rechazó la idea. Décadas después, su teoría ha sido aceptada y forma parte de los conocimientos básicos de ciencia, ya que el avance de las técnicas genéticas ha logrado demostrar que aquella visión que aportó es una realidad contrastada.

Margulis inventó por sí misma todo un nuevo campo de estudio, llamado endosimbiosis. Es decir, un proceso biológico en el cual una célula ingiere a otra célula y, en lugar de eliminarla, establece una relación win-win con ella. En este tipo de asociación, la célula «huésped» proporciona un ambiente protegido y nutrientes a la célula «invitada», mientras que la célula invitada proporciona ciertas funciones metabólicas o estructurales a la célula huésped.

La endosimbiosis es un fenómeno crucial en la evolución y en la diversificación de la vida en la Tierra, ya que ha dado lugar a nuevas funciones y características en los organismos a través de la asociación íntima entre diferentes células.

En nuestra serie #MujeresqueInspiranCiencia dedicamos esta entrega a Lynn Margulis, para dar a conocer su biografía y sus aportaciones a la biología evolutiva.

Historia de la vida

Para entender lo que significa el trabajo de Margulis hay que repasar primero ciertas nociones y fechas sobre la historia de nuestro planeta. Es sabido que la Tierra se formó hace unos 4.500 millones de años. La ciencia ha establecido que las primeras muestras de vida surgieron en torno a los 3.700 millones de años. Eran formas simples, células sin núcleo, llamadas procariotas. Durante 2.000 millones de años fueron las únicas ocupantes del mundo, hasta que hace 1.700 millones de años surgieron las células con núcleo, es decir los  organismos eucariotas, de los que provenimos nosotros mismos. 

El paso de procariotas a eucariotas fue un salto decisivo para la evolución. Sin él, no habría sido posible la aparición de los organismos pluricelulares, es decir, los animales, las plantas, las algas y los hongos que ocupan la Tierra ahora mismo. Pero para eso tuvieron que transcurrir otros 1.000 millones de años. Es decir, la vida en la Tierra estuvo dominada durante 2.000 millones de años por células sin núcleo. Luego surgieron las células con núcleo. Y cuando estas llevaban ya 1.000 millones de años existiendo, se inició entonces una acelerada carrera hacia la evolución de formas y estructuras de vida cada vez  más complejas.

Al unirse entre ellas, las células simples se aliaron en una tarea común: sobrevivir cooperando y dividirse el trabajo. Algunas bacterias quedaron incluidas en la célula compleja convirtiéndose en mitocondrias y cloroplastos, es decir los orgánulos que las células de animales y plantas llevamos dentro y nos proveen de energía o realizan la fotosíntesis.   

Cuando Lynn Margulis anunció que el momento inicial de todo esto era la fusión entre organismos simples, la comunidad científica se quedó perpleja. Hasta ese momento, las teorías evolutivas consideraban que el largo paso del tiempo y el azar de la recombinación genética bastaban para explicar el avance hacia la complejidad de la vida. 

Margulis abrió un atajo que rompía con todo ello. Sus teorías ofrecían una visión de vértigo sobre el concepto de existencia. Porque defendía que la evolución no se debe sólo al gradual cambio acaecido en las especies tras las mutaciones genéticas, sino que hay un motor distinto al descrito por Darwin que es la fusión entre organismos distintos para formar realidades nuevas y acelerar y puntuar el proceso evolutivo en grandes saltos.

Según Margulis, nuestras propias células llevan dentro de ellas el testimonio de una simbiosis primigenia. La científica postuló que las mitocondrias que todos tenemos en nuestras células y que llevan a cabo el proceso de respiración celular son en realidad bacterias simples que quedaron integradas en las células complejas de nuestros ancestros. Estamos construidos con bacterias asociadas entre sí, defiende la teoría de la simbiogenética o endosimbiosis de Margulis.

El estupor producido por aquellos anuncios ha pasado décadas más tarde a la aceptada comprobación de esos hechos, que han causado un impacto en la biología evolutiva que todavía sigue dando frutos.

Biografía de Lynn Margulis 

De nombre de soltera Lynn Petra Alexander, Margulis nació el 5 de marzo de 1938 en Chicago y falleció el 22 de noviembre de 2011.  Era la primera hija de un matrimonio formado por un abogado y un ama de casa de posición acomodada.  

A los 16 años, en 1954, fue aceptada en el programa de adelantados de la Universidad de Chicago para estudiar Biología. Ese mismo curso conoció al que sería su primer marido, el conocido científico y divulgador de la Astronomía Carl Sagan

Tres años después, como alumna aventajada que era, obtuvo su Licenciatura. Tenía apenas 19 años. Inmediatamente después se casó con Sagan.  

En 1958, Margulis continuó su formación en la Universidad de Wisconsin como alumna de un máster de biología celular y genética y como profesora ayudante.  Después, el matrimonio Margulis-Sagan se mudó en 1961 a Oakland (California), atendiendo a ofertas de trabajo en la Universidad; y en 1963 cambió el domicilio a Boston (Massachusetts), en la otra punta del país, por otra oferta académica.

En 1964, Lynn y Carl se divorciaron. Para entonces ya habían nacido Dorion Sagan, en 1959, y Jeremy Sagan en 1960. Con el mayor de sus hijos, Dorion Sagan, Margulis publicaría después media docena de exitosos libros de divulgación sobre evolución, que unen el apellido Margulis al de Sagan, pero referidos al hijo y no al internacionalmente conocido Carl. 

En 1967, Margulis obtuvo una plaza en el Departamento de Biología de la Universidad de Boston, donde permaneció 20 años y publicó el primero de sus papers científicos sobre el origen de la vida compleja. On the origin of mitosing cells, publicado ese año en Journal of Theoretical Biology, abrió un mundo nuevo para la ciencia y para su vida profesional. 

Ese mismo año, en 1967, se casó en segundas nupcias con Thomas N. Margulis, cristalógrafo en la Universidad de Boston, con el que tuvo dos hijos: Zachary (1967) y Jennifer (1969). De él, a pesar de su divorcio en 1982, mantuvo el apellido final con el que es conocida. 

Pese al rechazo inicial a sus ideas, poco a poco la comunidad científica fue aceptando que Margulis había dado en el clavo.  En los años 70, se unió al británico James Lovelock para apoyarle en la difusión de la conocida como Teoría de Gaia.  

La hipótesis Gaia de Lovelock postula que las condiciones físicas y climáticas de la Tierra son modificadas y mantenidas por el conjunto de organismos que la habitan, principalmente las bacterias. Dadas unas condiciones iniciales que posibilitaron que surgiese la vida, la propia vida ha venido modificando y manteniendo esas circunstancias de partida, manteniendo un equilibrio que la posibilita y favorece.

Lovelock, que trabajó en la exploración del Sistema Solar para la NASA desde los años 50, señalaba que el hecho de que nuestro planeta mantuviera una atmósfera, agua líquida y unas condiciones de temperatura adecuadas para la biodiversidad tal y como la conocemos se debe a que la propia vida ha ido sosteniendo las condiciones para mantener ese equilibrio. Debido a la propia vida, la Tierra es como la conocemos y no se ha convertido en el yermo Marte.

Margulis trabajó junto  a Lovelock para explicar que cuando los organismos procariotas se fusionaron entre ellos para crear la primera célula, iniciaron procesos, como la producción de oxígeno, por ejemplo, que han constituido el planeta tal y como lo conocemos. 

Lynn Margulis, segunda por la izquierda, al recibir su doctorado 'honoris causa' por la Universidad Autónoma de Madrid. | FOTO: Universidad Autónoma de Madrid

Lynn Margulis, segunda por la izquierda, al recibir su doctorado ‘honoris causa’ por la Universidad Autónoma de Madrid. | FOTO: Universidad Autónoma de Madrid

Reconocimientos

En 1999, Lynn Margulis recibió del presidente Bill Clinton la Medalla Nacional de Ciencia. Fue mentora de la Universidad de Boston y fue nombrada doctora honoris causa por numerosas universidades; entre otras, por las españolas de Valencia, de Vigo, la Autónoma de Madrid y la Autónoma de Barcelona.  

En la última década de su vida tuvo una especial vinculación con España, y llevó a cabo estudios sobre la microbiología del Delta del Ebro

Desde un punto de vista filosófico y no sólo científico, Margulis rompió con el darwinismo mal entendido y con una visión competitiva del mundo evolutivo. Hizo ver que la simbiosis, la cooperación y los conceptos propios del ODS 17 de la ONU forman parte también de la evolución  biológica.

Hicieron falta muchos años para que la comunidad científica encontrara las pruebas de todo esto. Desde entonces, la endosimbiosis ha transformado nuestra forma de entender la evolución, nuestro origen y nuestro lugar en el mundo