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Como pasar de procariota a eucariota

24 enero, 2010

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Los mecanismos moleculares que han llevado a originar una célula eucariota sigue siendo una de las grandes preguntas en el campo de la biología evolutiva. Aquellos que ven la evolución como algo perverso, plantean esto como un problema inabarcable para la ciencia, y por tanto debemos de aceptar la creación de todos los seres vivos en su forma actual, como única alternativa posible. Además, en su afán de desacreditar la evolución, plantean experimentos tan absurdos como esperar que una bacteria se transforme en eucariota bajo la atenta mirada de un investigador en el microscopio.

Dejando ideas peregrinas aparte, la ciencia plantea varias hipótesis acerca del origen de la célula eucariota. Una de ellas es la que hipotetiza un origen simbionte de los eucariotas.
simbionte

Según esta hipótesis la célula eucariota ha surgido por una asociación entre un ancestro eucariota (un núcleo rodeado de membrana) o bien una arqueobacteria que ha establecido simbiosis con otras bacterias, que son el origen de las mitocondrias (producen ATP), cloroplastos (obtienen energía a partir de la luz) o cilios (que permiten el movimiento).

Esta hipótesis es muy atractiva pero, ¿está basada en pura especulación o por el contrario existe alguna evidencia experimental de que esto puede ser así?. Evidentemente lo que no se puede hacer es esperar que estas asociaciones se establezcan ante nuestros ojos en el laboratorio, pero sí podemos escudriñar y buscar en la naturaleza algún modelo que nos permita comprobar si esto es factible.

En el norte de Australia vive una especie de termitas cuyo nombre científico es Mastotermes darwiniensis.
termita4
Este voraz insecto se alimenta de madera, entre otros sustentos vegetales. Un componente muy abundante de la madera es la celulosa, un polímero que no es fácil de digerir. El intestino de las termitas constituye un interesante ecosistema donde abundan las bacterias y los protozoos. Muchos de ellos ayudan a la digestión de la celulosa. Son tan importantes, que sin estos microorganismos, la termita no podría digerir este polímero glucídico.

Uno de los protozoos que reside como simbionte en el tubo digestivo de la termita es Mixotrica paradoxa un eucariota móvil descrito por vez primera en 1933 por J.L. Sutherland.
mixotrica
Este organismo eucariota está lleno de curiosidades. En primer lugar no posee mitocondrias. En su lugar posee bacterias endosimbiontes en su citoplasma que suministran al protozoo el ATP necesario para vivir. Mixotrica es móvil, y para poder moverse posee una serie de flagelos en uno de los polos de la células. Sin embargo estos flagelos sólo le permiten rotar sobre sí mismo, no puede avanzar ni retroceder. Esta tarea la llevan a cabo 250.000 espiroquetas, como las de la foto, que se encuentran insertadas en las membranas celulares.
espiroqueta
Y esas bacterias que están asociadas al protozoo son imprescindibles para que Mixotrica pueda vivir. Sabemos que los antibióticos presentan una leve toxicidad para las células eucariotas, mientras que matan a los procariotas. Se ha podido comprobar que la adición de concentraciones de antibiótico que no son tóxicas para eucariotas, pero sí matan bacterias, impedían el desarrollo de Mixotrica, lo que sugiere que las bacterias asociadas al protozoo son necesarias para su supervivencia.

En resumen Mixotrica es un bonito modelo que aportar evidencias de simbiogénesis como origen de la célula eucariota. La combinación es posible y viable, al menos en el entorno en el que estos organismos viven.

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Referencias:


  1. 24 enero, 2010 en 20:19

    Bueno, Manuel, por partes: La célula eucariota, entendida como célula con núcleo, desde mi punto de vista, es una evolución de la procariota, del tipo “hacerse mayor” y proteger la parte más vital de su organismo con una nueva membrana interna, para aislarla mejor, creando así el núcleo celular.
    Otra cosa diferente es que la actual célula eucariota posea generalmente orgánulos con una gran funcionalidad y que los mismos provengan de simbosis con organismos procariotas, hasta el punto de, en algunos casos, haber integrado el DNA del procariota en el eucariota (cilios, flagelos, y tal vez otros orgánulos especializados), mientras que en otros lo mismo debe haber sucedido aunque sólo parcialmente, como mitocondrias o cloroplastos, con funciones mucho más complejas, y que mantienen (hasta cierto punto) sus propios ácidos nucleicos. Y digo hasta cierto punto porque, según tento entendido, ya no son viables, ni unas ni otros, independientes de la cálula eucariota.
    O sea, yo creo que la célula eucariota se originó a partir de evolución de la procariota, no de simbiosis entre procariotas. Eso si, creo también que la evolución posterior de la célula eucariota se basó “en buena medida” en simbiosis con células procariotas.

  2. 25 enero, 2010 en 13:36

    La endosimbiosis la comprendo perfectamente. Sobretodo si tenemos ejemplos de lo mismo en la actualidad como indicas. Pero lo que cuesta más de imaginar es el paso de una procariota a la “base” de lo que sería la eucariota. La hipótesis de la procariota anaerobia me ha parecido muy interesante.

    Saludos.

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