jueves, 17 de mayo de 2012

La Teoría Endosimbiótica.



Índice.

1. Origen.
2.Antecedentes de la teoría endosimbiótica.
3. Teoría endosimbiótica.
4.Argumentos a favor y en contra de la teoría.
5. Consideración actual de la teoría.
6.Lynn Margulis

   

Introducción:

Para comprender mejor la teoría de la endosimbiosis lo mejor es empezar desde el principio de los tiempos, hasta llegar a la teoría actual.


1.    Origen
La historia de la tierra puede dividirse en tres etapas: Hodense, Arqueano y Proteozoico.
Durante los primeros millones de años, que correspondería al eón Hadense, las condiciones que había en nuestro planeta fueron extremas y muy violentas; se alteraban los ciclos de calor y frío, lo lagos, mares superficiales y cálidos.
Casi no había oxígeno, siendo los gases mas frecuentes el CH4, CO2,N2 y NH3 y una lata concentración en sulfuro. Al no existir ninguna capa de ozono protectora, había unas emisiones de luz ultravioletas procedentes del sol muy altas, esto junto con la energía térmica y relámpagos serán la fuente de energía más importante para la formación de las moléculas.


Gracias a esta sucesión de estados de energía, constantemente se formaban y destruían combinaciones de moléculas. A medida que las microambientes se fueron normalizando pudieron formarse cadenas de moléculas cada vez más complejas y más duraderas.

Sin oxígeno en la atmósfera que reaccionarse y destruyese los aminoácidos nucleótidos, azúcares sencillos e incluso el ATP pudieron formarse y permanecer juntos. Con el tiempo algunas moléculas acabaron siendo catalizadores que favorecieron y aceleraban la unión o la separación de otras moléculas sin ser ellas destruídas, éstas moléculas fueron muy importantes en ésta época probiótica porque actuaron al azar al producir un orden y una norma en los procesos químicos.
Esto favoreció el aumento del número de moléculas de estructura compleja, de este modo se desarollaron ciclos cada vez más complejos.

Uno de los acontecimientos más importantes para el inicio de la vida fue la formación de la membrana externa.

Esta formación permitió la selección de las moléculas de RNA de acuerdo con la calidad de las proteínas que generaban, ya que si estas proteínas estaban libres en el medio podrían beneficiar por igual a cualquier especie de RNA que estuviera presente.
Por lo tanto, las proteínas se combinaron con los lípidos, de este modo las moléculas que iban formándose pudieron hacerse más complejas al estar protegidas y absorbiendo el ATP del exterior y otros componentes de nitrógeno y carbono.

1.2  La célula procariota
Para considerar que un organismo etá  vivo, debe cumplir varias condiciones:
·         Debe reaccionar contras las perturbaciones exteriores, para conservar los aspectos claves de su unidad.
·         Debe tener la capacidad de mantenerse a sí mismo.







Los primeros sistemas de tipo celular fueron los que se conocen como estructuras disipativas, que son estructuras coherentes y organizadas, a partir de ellas surgió el ácido ribonucléico, la primera fase del lenguaje de la naturaleza. Sin ser todavía un organismo que reacciona contra los estímulos exteriores. El RNA, se acumuló en aguas cálidas y ricas en materi orgánica.
Gracias a la ausencia de depredadores y la gran cantidad de energía se fue haciendo cada vez más compleja.

En algún momento, hace 3500 millones de años, el proceso evolutivo alcanzó el nivel de vida tal y como lo conocemos en la actualidad, la de la célula limitada por una membrana, con unas 500 proteínas, que utiliza el RNA y está gobernada pro el DNA ( ácido desoxirribonucleico).
Entonces se inició la evolución y se formó la biosfera tanto en la tierra como en el agua.

El gran aumento de las células procariotas hizo que los nutrientes se acabaron muy rápido esto las obligó a buscar nuevas formas de poder alimentarse, por ejemplo; la fotosíntesis. Esta era diferente a la actual, ya que producía energía pero nunca para producir oxígeno. Las bacterias acabaron utilizando el agua para producir energía, esta última clase de metabolismo producía ATP y por eso se expandió rápidamente, con lo que aumentó considerablemente el oxígeno, que se fue acumulando en la atmósfera y originó la capa de ozono. Con el tiempo aquéllas células que consiguieron resistir a esta molécula reemplazaron a la gran mayoría de los microorganismos existentes, estas formaron uniones que han durado hasta la actualidad.

En este momento, la evolución bioquímica casi había terminado y la superficie de la tierra y la atmósfera ya eran parecidas a las actuales.

1.3  La célula eucariota
La transición biológica entre procariotas y eucariotas, hace unos 2200 millones de años, fue tan repentina que no puede ser explicada de ningún modo por los cambios graduales o la transformación genética bacteriana, este proceso fue llamado endosimbiosis, y ha sido desarrollada en la Teoría Endosimbiótica, esta teoría deriva de otras propuestas y que ha sido recopilada por Lynn Margulis, en ella establece que las tres clases de orgánulos de la célula  eucariota se originaron a partir de bacterias simbiontes.


   2.   Antecedentes de la teoría endosimbiótica.
En 1883, el biológico alemán Andreas Schimper propuso que la capacidad fotosintética de las células vegetales podía proceder de cianobacterias aun presentes en la naturaleza y con iguales capacidades.

A  principios del siglo XX, el ruso Kostain S. Mereschovky presentó la hipótesis según la cual el origen de los cloroplastos tendría su origen en procesos simbióticos.

Fue el primer autor que propuso la idea de simbiogenesis según la cual algunos órganos y organismos surgían mediante asociaciones simbióticas entre una célula animal o vegetal y algún tipo de microbio.
Llegó a pensar también que el núcleo de la célula eucariota provenía de un antiguo microorganismo, pero sus ideas no tuvieron ninguna repercusión.












Por otro lado, en Francia el biólogo Paul Portier, en 1918, también llegó a las conclusiones parecidas sobre el origen endosimbiótico de las eucariotas:  En este caso Portier sufrió los ataques del entonces influyentes microbiólogo August Lumiere.

Estos trabajos poco valorados en su tiempo, permanecieron olvidados hasta que Lynn Margulis; poniendo empeño en las capacidades de las bacterias y la potencialidad de la simbiosis, formulara  la Teoría Endosimbiótica.















    3. La teoría endosimbiótica.



Describe la aparición de las células eucariotas como consecuencia de la sucesiva incorporación simbiogenética de diferentes bacterias de vida libre
 (Procariota).

Esta teoría fue propuesta por Lynn Margulis en diferentes artículos y libros. En la actualidad se acepta que las eucariotas surgieron como consecuencia de los procesos simbiogenéticos descritos por Margulis una vez ha quedado demostrado el origen simbiogenético de las mitocondrias y los cloroplastos.

A mediados de los sesenta formuló como “ Teoría de la endosimbiosis serial” que propone que la primera celúla eucariota de la tierra, aquella  célula de la que provenimos todos los animales y plantas, se formó mediante la fucsión de tres bacterias preexistentes completas, con los genes de cada una incluidos, por supuesto. Una de esas bacterias aportó la base de microtúbulos y otra de ellas, en este caso la segunda se convirtió en las actuales mitocondrias. Esa célula eucariota primera empezó a crecer y una de sus descendientes se tragó a una bacteria fotosintética de la que provienen los actuales cloroplastos.

3.1 Primera incorporación simbiogenética.

Una bacteria consumidora de azufre, se habría fusionado con una bacteria nadadora, espiroqueta, que son un filo de bacteria de tienen células alargadas, haciendo pasado a formar un nuevo organismo y sumaría sus características iniciales. El resultado sería la primera unicelular eucariota y madre de todos los pluricelulares.
El núcleoplasma de las células animales, plantas y hongos sería el resultado de la unión de estas dos bacterias.
El ADN  quedaría atrapado en un núcleo interno separado del resto de la célula por una membrana.

3.2  Segunda incorporación simbiogenética.
Este nuevo organismo todavía era incapaz de metabolizar el oxígeno, por lo que vivía en medios donde el oxígeno fuese escaso, a pesar de ser cada vez más frecuente. En este punto, una nueva incorporación dotaría a este primer organismo  eucariota de la capacidad para metabolizar oxígeno. Este nuevo endosimbionte se convertiría en las actuales mitocondrias presentes en la célula eucariotas de los pluricelulares .Los animales y los hongos somos el resultado de este segunda incorporación.
3.3 Tercera incorporación simbiogenética.
Esta tercera incorporación originó el Reino Vegetal, las células respiradoras de oxígeno recientemente adquiridas darían a bacterias fotosintéticas que pasarían a formar parte del organismo, originando a su vez un nuevo organismo capaz de captar la energía procedente del sol.
Estos nuevos pluricelulares, las plantas ,  contribuyeron y siguen contribuyendo al éxito de animales y hongos.
En la actualidad permanecen las bacterias descendientes de aquellas que debieron originar las células eucariotas.

    4.    Argumentos a favor y en contra de esta teoría.
  •      Argumentos a favor:

Las evidencias de que las mitocondrias y los plastos surgieron a través del proceso de endosimbiosis son las siguientes:
1.      El tamaño de las mitocondrias es similar al tamaño  de algunas bacterias.
2.      La mitocondria y los cloroplastos contienen ADN cerrado al igual que las procariotas, mientras que el núcleo de la eucariota tiene varios cromosomas lineales.
3.      En las mitocondrias y cloroplastos los centros donde se obitenen la energía se sitúan en las membranas al igual que ocurre en las bacterias.
4.      En general, la síntesis proteica en mitocondrias y cloroplastos es autónoma.
5.      En mitocrondrias y cloroplastos encontramos ribosomas característicos de procariotas, mientras que en el resto de la célula eucariota los ribosomas son diferentes.
  •      Argumentos en contra:


1.      Ni las mitocondrias y los plastos pueden sobrevivir fuera de la célula, este echo se puede justificar por el gran número de años que han transcurrido, los genes y los sistemas que ya no eran necesarios fueron suprimidos.
2.      La célula tampoco puede sobrevivir sin sus orgánulos esto se debe a que a lo largo de la evolución gracias a la mayor energía disponible, las células han desarrollado metabolismos que no podrían sobrevivir con las formas anteriores de síntesis.

La mitocondria y plastos tienen una característica exclusiva del ADN eucariotico, por tanto debe de haber ocurrido un tipo de transferencia entre el ADN del núcleo y el de la mitocondria.


5.     Consideración actual de la teoría.

En la actualidad se considera probada la interacción de tres de las cuatro simbiontes por Margulis.
Hoy en día existen pruebas concluyentes a favor de la teoría de que la célula eucariota moderna evolucionó en etapas mediante la incorporación estable de bacterias a partir de éstas.
Lynn Margulis a principios del año 2010 publicó un artículo científico con sus últimos descubrimientos que probaría su origen simbiótico y el origen de la mitosis de las células
eucariotas.


6.     Lynn Margulis.



Nacía el 5 de marzo de 1938 es una destacada bióloga estadounidense, consideraba una de las principales figuras del evolucionismo. Licenciada en ciencias por la Universidad de Chicago, máster en la Universidad de Wisconsin y doctora por la Universidad California es miembro de la Academia Nacional de las Ciencias. En 2008 recibió        la Medalla Darwin Wallace.
Actualmente es profesora distinguida en el Departamento de Geociencias.

En el año 1999 recibió la Medalla Nacional de Ciencias y ha sido nombrada doctora honoris causas por numerosas universidades como las de Valencia, Vigo, Barcelona…

Entre sus numerosos trabajos en el campo del evolucionismo destaca su teoría sobre la aparición de las células eucariotas como consecuencia de la incorporación simbiótica de diversas células procariotas, como hemos hablado anteriormente. A pensar de todo esto su importancia en el evolucionismo y el alcance de sus teorías están todavía por ver.





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