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El surgimiento de las células eucariotas fue un evento clave para dar paso a la evolución de las formas de vida más complejas y fascinantes del planeta, como plantas, hongos, animales y, por supuesto, nosotros mismos.
Pero, ¿alguna vez te has preguntado cómo surgieron estas grandiosas células eucariotas? Durante mucho tiempo, este fue un gran enigma para los científicos. A diferencia de otros organismos, es imposible tener un registro fósil de su origen.
Sin embargo, en la década de los 60, la bióloga Lin Margulis, en conjunto con otros científicos, observó que dentro de cada una de nuestras células hay una historia antigua, antiguos microbios que hace miles de millones de años se juntaron y permanecieron unidos. Así se generó la teoría endosimbiótica que explica el origen de las mitocondrias y los cloroplastos y cambia por completo cómo entendemos el surgimiento de la complejidad celular.
La teoría sugiere que hace miles de millones de años, una célula primitiva, probablemente un arquea con núcleo, engulló a una bacteria aeróbia, una que era experta en usar oxígeno para obtener energía, pero en lugar de digerirla, la célula y la bacteria establecieron una relación de beneficio mutuo. La bacteria proveía abundante energía a la célula hueste y a cambio la célula le daba protección y un suministro constante de nutrientes.
Con el tiempo, esta relación se hizo tan estrecha que la bacteria perdió su independencia y se convirtió en lo que hoy conocemos como la mitocondria, la central energética de la célula. Esta simbiosis fue tan profunda que a lo largo de la evolución la gran mayoría de los genes de esta bacteria original fueron transferidos al ADN dentro del núcleo de la célula hueste. Esto significa que sí. La evidencia es clara. Nuestros propios cromosomas contienen ahora una parte de ese ADN bacteriano antiguo, un legado molecular de aquella unión milenaria.
Actualmente, gracias a los avances en la secuenciación y a la construcción de filogenias, se sabe que esta bacteria pertenecía al grupo que hoy conocemos como las alfaproteobacterias. Y de hecho es sorprendente que Margulis tuviera la suficiente agudeza para generar la teoría endosimbiótica sin todavía tener el poder de la secuenciación y filogenias que tenemos hoy día.
¿Y qué hay de las plantas? La teoría propone que algo similar ocurrió después. Una célula que ya contenía mitocondrias capturó lo que hoy sabemos era una cianobacteria fotosintética. Esta cianobacteria se convirtió en los cloroplastos, permitiendo a la célula producir su propio alimento a través de la fotosíntesis. Esta segunda simbiosis fue el evento que permitió el surgimiento de las plantas y algas que sostienen la vida en nuestro planeta.
Pero, ¿dónde encaja el núcleo que contiene el ADN de la célula? La evidencia sugiere que el núcleo ya existía en la arquea huésped antes de la simbiosis con las bacterias. La razón principal es que los organismos más emparentados con las arqueas de donde evolucionaron las eucariotas ya muestran estructuras internas. Una hipótesis popular es que el núcleo pudo haberse formado como un mecanismo de protección para el ADN de la arquea, quizá como una bolsa membranosa para aislarlo de las reacciones metabólicas agresivas o como una forma de manejar un genoma cada vez más grande, mucho antes que llegaran sus nuevas socias energéticas.
Y para que no quede duda, dejemos claro que la teoría endosimbiótica está respaldada por evidencia científica sólida. Actualmente sabemos que las mitocondrias y los cloroplastos tienen su propio ADN circular, idéntico al de las bacterias. Tanto los cloroplastos como las mitocondrias tienen sus propios ribosomas, que son mucho más parecidos a los de las bacterias que a los de la célula huésped. Y lo más sorprendente es que estas estructuras tienen reproducción independiente, se dividen por fisión binaria, el mismo método de reproducción que usan las bacterias.
Por todas estas razones, los científicos han dejado de ver a estos orgánulos como simples estructuras y los ven como lo que realmente son: descendientes y antiguas bacterias que se convirtieron en socios esenciales de la vida compleja.
Sin embargo, para entender la importancia de esta simbiosis debemos entender la función de las mitocondrias. Son estas antiguas bacterias las encargadas de generar la gran cantidad de energía que los seres multicelulares necesitan para sobrevivir, realizando la respiración celular y produciendo la molécula universal de energía, el ATP.
Piensen en el ATP como una batería recargable, una molécula que almacena energía de forma temporal. La energía de los alimentos primero debe ser convertida y guardada en el ATP. Cuando la célula necesita energía, simplemente utiliza el ATP y rompe uno de sus enlaces fosfáticos, liberando de forma instantánea y precisa la energía para impulsar cualquier proceso vital.
Por ejemplo, la contracción muscular que nos permite movernos, la síntesis de proteínas que construyen nuestros tejidos e incluso la transmisión de impulsos nerviosos que nos permiten pensar, aprender y reaccionar. Cada pensamiento, cada memoria, cada decisión es posible gracias a la liberación controlada de energía almacenada en el ATP que producen nuestras mitocondrias.
Así que la vida compleja es fundamentalmente un acto de colaboración increíble. Si te gustó este viaje por el origen de nuestras células, no olvides darle me gusta, compartir y suscribirte a Prag P. para más historias fascinantes del universo de la biología. Hasta la próxima.