L’evolució dels animals sovint es representa com un gran arbre filogenètic que ens connecta a tots i que es va estrenyent fins als primers ancestres de cada grup. Tot i això, mai no hem identificat el primer ancestre del regne animal: aquell organisme unicel·lular que, en algun moment de l’evolució, va donar lloc a formes de vida multicel·lulars. Aquest misteri fonamental de la biologia evolutiva continua sense resposta, però avui podríem estar una mica més a prop de resoldre’l.

Un nou estudi internacional coliderat per l’Institut de Biologia Evolutiva (IBE), un centre mixt del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat Pompeu Fabra (UPF), i la Universitat d’Indiana Bloomington (EUA), aporta noves pistes sobre aquesta transició evolutiva i situa l’agregació cel·lular com un dels mecanismes que podrien haver contribuït a l’origen de la multicel·lularitat animal.

El treball, publicat a Nature, mostra que Ministeria vibrans, un petit organisme unicel·lular marí i un dels parents vius més propers dels animals, forma agregats multicel·lulars estables quan entra en contacte amb el bacteri marí Thalassospira lucentensis. El microorganisme activa de manera coordinada centenars de gens implicats en adhesió cel·lular, senyalització intercel·lular i regulació del desenvolupament, molts dels quals es consideren fonamentals per a l’organització dels teixits animals.

L’agregació cel·lular podria haver estat un pas clau cap a la multicel·lularitat animal

Fins ara, la comunitat científica debatia si l’ancestre dels animals va començar a formar cossos organitzats mitjançant la divisió incompleta d’una sola cèl·lula (clons) o mitjançant l’agrupació de cèl·lules independents (agregació). La hipòtesi clonal predominava perquè l’agregació podria generar més dificultats: per exemple, podria veure’s amenaçada per cèl·lules “tramposes” que es beneficiessin del grup sense contribuir-hi.

Tanmateix, l’equip va observar que, en presència de T. lucentensis, les cèl·lules de M. vibrans inicien un procés d’agregació ràpid, coordinat i altament reproduïble.

A través de connexions retràctils als seus filopodis (projeccions cel·lulars en forma de tentacles), les cèl·lules individuals s’uneixen de manera massiva per formar estructures tridimensionals estables que persisteixen durant més de dos mesos.

“Vam observar que un dels parents unicel·lulars dels animals disposa de les eines genètiques per formar agregats estables, i això ens obliga a replantejar la història de la multicel·lularitat”, comenta Iñaki Ruiz-Trillo, investigador principal de l’IBE i investigador ICREA que ha coliderat l’estudi.

Gens clau per als teixits animals ja actuaven abans de l’origen dels animals

Entre els gens activats per M. vibrans, l’estudi destaca mecanismes que exerceixen funcions essencials durant el desenvolupament embrionari i la formació de teixits i òrgans animals. Quan s’agrega, el protist activa gens que codifiquen o estan relacionats amb molècules d’adhesió cel·lular com les cadherines, components de la matriu extracel·lular com el col·lagen, així com elements de vies de senyalització tan rellevants com Hippo i Notch, fonamentals en animals per coordinar el creixement, la comunicació cel·lular i l’organització dels teixits.

Una anàlisi transcriptòmica detallada també va revelar un patró temporal: abans de l’agregació, les cèl·lules redueixen l’expressió de gens associats al metabolisme basal, cosa que els permet estalviar energia. Durant les primeres fases d’agrupació, s’activen gens relacionats amb la captura d’aliment i la resposta cel·lular a l’entorn. Posteriorment, en els agregats més desenvolupats, augmenta l’expressió de gens associats a migració cel·lular, remodelació tissular i mort cel·lular programada, processos fonamentals per a l’organització d’organismes multicel·lulars complexos.

“Quan vam analitzar les dades genètiques i vam veure l’activació en bloc de les cadherines i de la via Hippo, vam quedar fascinats. No és que aquests microbis tinguin els gens flotant en el seu ADN com peces soltes; és que saben exactament quan i com activar-los per passar de ser individus solitaris a una unitat coordinada. Això demostra que les eines genètiques per construir un animal ja estaven inventades molt abans que aparegués el primer animal a la Terra,” explica Iñaki Ruiz-Trillo, investigador principal del Multicellgenome Lab de l’IBE.

La vida en grup podria haver afavorit l’alimentació i la reproducció

L’equip d’investigació proposa dos motors evolutius principals darrere d’aquest comportament cooperatiu: l’optimització de l’alimentació i la reproducció sexual. Les cèl·lules integrades en la comunitat van créixer més que les cèl·lules procedents d’agregats dissolts al laboratori. Tot i això, l’equip adverteix que l’estrès derivat de la manipulació també podria haver alterat el creixement d’aquestes últimes.

D’altra banda, imatges de microscòpia electrònica mostren que els agregats retenen bacteris i biopel·lícules bacterianes als espais entre cèl·lules, generant una reserva potencial d’aliment.

L’estudi també va detectar una forta activació de gens associats a la meiosi, un tipus de divisió cel·lular vinculat a la reproducció sexual, en les fases primerenques de l’agrupació, fet que suggereix que aquestes comunitats cel·lulars podrien facilitar l’intercanvi genètic i l’aparellament.

“Aquest estudi ens demostra que l’agregació cel·lular reversible no va ser un carreró sense sortida evolutiu, sinó una estratègia adaptativa formidable davant condicions ambientals canviants. Aquesta flexibilitat podria haver preadaptat els llinatges preanimals per a una integració cel·lular permanent”, explica Iñaki Ruiz-Trillo.

Els autors assenyalen que les condicions del laboratori no poden replicar totes les pressions ecològiques de l’oceà obert. Tot i això, l’estudi obre la porta a futures investigacions sobre els mecanismes d’agregació cel·lular dels protists que podrien ajudar a respondre una de les grans preguntes de la biologia evolutiva: com era el nostre ancestre unicel·lular.

Aquest projecte de recerca científica ha estat finançat de manera transparent mitjançant fons públics dels Instituts Nacionals de Salut (NIH) dels Estats Units, el Consell Suec de Recerca i el Consell Europeu de Recerca (ERC, projecte MISSINGRELATIVES).

Article referenciat:

Li, R., Dharamshi, J.E., Kwok, K. et al. A unicellular relative links aggregative multicellularity to animal origins. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10748-5