Reconstruyen el árbol genealógico completo de las células sanguíneas: tu sangre lleva 700 millones de años de historia

Sabemos qué hace un macrófago. Sabemos que los glóbulos rojos viven unos 120 días, que las plaquetas sellan las heridas y que los linfocitos T aprenden a distinguir lo propio de lo extraño. Lo que no sabíamos, hasta ahora, era cuándo comenzó todo esto ni en qué orden se construyó. Un equipo de la Universidad de Kioto ha reconstruido por primera vez el árbol genealógico completo de las células sanguíneas y ha datado sus primeras ramas en unos 700 millones de años, cuando los primeros animales multicelulares comenzaban a tomar forma en los mares del planeta. El estudio se ha publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.

La respuesta es más antigua que cualquier vertebrado, que cualquier insecto, que cualquier planta vascular. En ese momento en que la vida aún debatía qué forma quería tener, algo en la biología de nuestros ancestros unicelulares decidió que necesitaban guardianes internos. Organismos sin tejidos, sin órganos, sin sistema nervioso, capaces sin embargo de generar células con funciones defensivas. Y ese diseño fue tan eficaz que la evolución, en lugar de sustituirlo, lo fue ampliando durante siete siglos de millones de años.

Los primeros guardianes

El punto de partida del estudio era metodológico. Para rastrear el origen de un tipo celular a través de cientos de millones de años no basta con comparar morfologías ni con observar qué células se parecen superficialmente a otras. El equipo liderado por Hiroshi Kawamoto ha desarrollado un método nuevo de comparación de perfiles de expresión génica entre distintos linajes celulares y distintas especies animales, incluyendo organismos unicelulares, con el objetivo de construir árboles filogenéticos no de organismos completos, sino de tipos celulares específicos.

Cuando compararon los distintos linajes humanos de células sanguíneas con los perfiles de organismos unicelulares, el resultado fue inequívoco. De entre todos los tipos celulares que forman la sangre, los macrófagos son los que guardan mayor parecido con los organismos unicelulares que dieron origen a los animales. A partir de ahí, rastreando el gen FOS, un marcador presente en células sanguíneas de especies muy distintas, el equipo llegó hasta un ancestro unicelular de hace 700 millones de años. En ese organismo de una sola célula ya estaba la semilla de lo que hoy llamamos sistema hematopoyético.

Lo que esto implica va más allá de la fecha. Un macrófago no es solo una célula que devora patógenos: es también el diseño más antiguo y versátil del sistema inmune, capaz de fagocitar, de coordinar respuestas y de secretar señales. Que ese diseño sea el punto de partida evolutivo de toda la sangre no es un accidente, sino la señal de que la primera necesidad que tuvo que resolver la vida multicelular fue precisamente esta: reconocer y eliminar lo que amenazaba al organismo desde dentro.

Como resume el director del estudio, Kawamoto:

«Me siento profundamente emocionado por estos hallazgos, que ilustran que las vías de diferenciación de las células sanguíneas de los vertebrados reflejan los 700 millones de años de historia evolutiva de estas células.»

El árbol de la sangre

Con el origen establecido, el análisis permitió reconstruir el orden en que se diversificaron los distintos linajes. Los macrófagos fueron la primera célula sanguínea propiamente dicha; a partir de ellos divergieron las células cebadas, que a su vez dieron lugar a los precursores de los linfocitos T y a los glóbulos rojos. Los linfocitos B se separaron del linaje de los macrófagos en un momento posterior, cuando las células cebadas ya existían como linaje independiente.

En esa reconstrucción participa, desde el Institut de Biologia Evolutiva de Barcelona, el primer autor del trabajo, Yosuke Nagahata. La conclusión que extrae es difícil de sacudirse: los mecanismos de diferenciación que convierten una célula madre en un macrófago, en un linfocito T o en un glóbulo rojo no se inventaron de cero cuando aparecieron los animales. Se construyeron sobre material genético heredado de organismos que vivían sin tejidos ni órganos, y que ya necesitaban defenderse. Los animales no crearon el sistema inmune: lo heredaron y lo complejizaron.

Nagahata lo expresa con precisión:

«Cuando lo asimilo, que ese legado de hace tanto tiempo circula dentro de mi cuerpo como células sanguíneas, me siento más cerca de nuestros distantes ancestros.»

Una herencia con aplicaciones

El valor del trabajo no es solo genealógico. El método desarrollado por el equipo podría aplicarse para rastrear los orígenes evolutivos de enfermedades como el cáncer, cuya progresión también implica alteraciones en los mecanismos de diferenciación celular. Comprender cómo evolucionaron esas vías, en qué organismo se establecieron y cuándo divergieron podría ofrecer nuevas pistas sobre por qué determinados linajes celulares son más susceptibles de malignizarse que otros, y por qué algunos tipos de cáncer son más agresivos o más resistentes al tratamiento.

El árbol genealógico de la sangre no empieza con los primeros vertebrados ni con la médula ósea. Empieza en el momento en que la vida aprendió que necesitaba defenderse desde dentro. Y ese momento fue hace 700 millones de años.

Conviene ser precisos sobre el alcance. El análisis se basa en comparaciones computacionales de perfiles de expresión génica, lo que permite construir hipótesis filogenéticas sólidas, pero que requieren verificación experimental directa en cada linaje. Y es que no todos los grupos animales tienen sus perfiles de expresión génica igualmente documentados. El árbol presentado es el más completo hasta la fecha, aunque la biología evolutiva de las células sanguíneas seguirá ajustándose a medida que haya más datos disponibles de grupos menos estudiados.

Eso que queda por completar tiene una escala formidable. Hay más de 30 filums animales, cada uno con sus propios tipos celulares y sus propios genes de diferenciación. En muchos de ellos, los datos de expresión génica son aún insuficientes para este tipo de análisis comparativo. El árbol que Kawamoto y Nagahata han trazado es, por ahora, el más detallado para los vertebrados. Para el resto del árbol de la vida, todavía quedan ramas en blanco.