5.7: Evolución de los Eucariotas
Evolución de los Eucariotas
Nuestras propias células eucariotas protegen el ADN en los cromosomas con una membrana nuclear, fabrican ATP con las mitocondrias, se mueven con los flagelos (en el caso de los espermatozoides) y se alimentan de las células que fabrican nuestro alimento con los cloroplastos. Todos los organismos multicelulares y los protistas unicelulares comparten esta complejidad celular. Las células bacterianas (procariotas) son órdenes de magnitud más pequeñas y no tienen nada de esta complejidad. ¿Qué salto cuántico en la evolución creó este enorme abismo de diferencia?
Las primeras células eucariotas -células con un núcleo y orgánulos internos unidos a una membrana- probablemente evolucionaron hace unos 2.000 millones de años. Esto se explica por la teoría endosimbiótica. Como se muestra en la siguiente figura, la endosimbiosis se produjo cuando las células grandes engulleron a las pequeñas. Las células pequeñas no fueron digeridas por las grandes. En cambio, vivieron dentro de las células grandes y evolucionaron hasta convertirse en orgánulos.
De célula independiente a orgánulo. La teoría endosimbiótica explica cómo evolucionaron las células eucariotas.
Las células grandes y pequeñas formaron una relación simbiótica en la que ambas células se beneficiaron. Algunas de las células pequeñas eran capaces de descomponer los desechos de la célula grande para obtener energía. No sólo se suministraron energía a sí mismas, sino también a la célula grande. Se convirtieron en las mitocondrias de las células eucariotas. Otras células pequeñas eran capaces de utilizar la luz solar para fabricar alimentos. Compartían el alimento con la célula grande. Se convirtieron en los cloroplastos de las células eucariotas.
Mitocondrias y cloroplastos
¿Cuál es la evidencia de esta vía evolutiva? La bioquímica y la microscopía electrónica proporcionan un apoyo convincente. Las mitocondrias y los cloroplastos dentro de nuestras células eucariotas comparten las siguientes características con las células procariotas:
- Su ADN de organelos es corto y circular, y las secuencias de ADN no coinciden con las secuencias de ADN que se encuentran en el núcleo.
- Las moléculas que componen las membranas de los orgánulos se parecen a las de las membranas procariotas – y difieren de las de las membranas eucariotas.
- Los ribosomas de estos orgánulos son similares a los de los ribosomas bacterianos, y diferentes de los ribosomas eucariotas.
- La reproducción es por fisión binaria, no por mitosis.
- Las vías y estructuras bioquímicas muestran un parentesco más estrecho con las procariotas.
- Dos o más membranas rodean estos orgánulos.
La membrana y la bioquímica de la célula «huésped» son más similares a las de las arquebacterias, por lo que los científicos creen que los eucariotas descienden más directamente de ese grupo principal (Figura inferior). El momento de este dramático acontecimiento evolutivo (más bien una serie de acontecimientos) no está claro. El fósil más antiguo claramente relacionado con los eucariotas modernos es un alga roja que data de hace 1.200 millones de años. Sin embargo, muchos científicos sitúan la aparición de las células eucariotas en torno a los 2.000 millones de años. En algún momento del Eón Proterozoico, por tanto, los tres grandes grupos de vida -Bacterias, Arqueas y Eucariotas- quedaron bien establecidos.
¿Qué significa todo esto?
Las células eucariotas, que fueron posibles gracias a la endosimbiosis, eran poderosas y eficientes. Esa potencia y eficiencia les dio el potencial para desarrollar nuevas características: multicelularidad, especialización celular y gran tamaño. Fueron la clave de la espectacular diversidad de animales, plantas y hongos que pueblan nuestro mundo actual. No obstante, al cerrar la historia de la vida primitiva, reflexionemos una vez más sobre las pautas y los procesos notables, pero a menudo olvidados, de la evolución primitiva. A menudo, como humanos, centramos nuestra atención en las plantas y los animales, e ignoramos las bacterias. Nuestros sentidos humanos no pueden percibir directamente la inimaginable variedad de células individuales, la arquitectura de las moléculas orgánicas o la complejidad de las vías bioquímicas. Deje que su estudio de la evolución temprana le dé una nueva perspectiva, una ventana a la belleza y la diversidad de los mundos invisibles, ahora y a lo largo de la historia de la Tierra. Además de las mitocondrias que llaman hogar a tus 100 billones de células, tu cuerpo contiene más células bacterianas que humanas. Usted, las mitocondrias y sus bacterias residentes comparten una ascendencia común: una historia continua del don de la vida.
Los tres dominios principales de la vida habían evolucionado hace 1.500 millones de años. Las similitudes bioquímicas muestran que los eucariotas comparten ancestros comunes más recientes con las arqueas, pero nuestros orgánulos probablemente descendieron de las bacterias por endosimbiosis.