Ensayo célula eucariota

Resumen

La característica definitiva de las células eucariotas es que contienen orgánulos unidos a la membrana y un núcleo "verdadero". La teoría endosimbiótica se basa en la idea de que las células eucariotas evolucionaron en pasos que comienzan con la incorporación estable de simbiontes quimiotorganotróficos y foto tróficos del dominio de bacterias. Este ensayo revisó la evidencia que apoya esta teoría. Después de investigar la evidencia molecular, fisiológica y morfológica, es casi seguro que los cloroplastos y las mitocondrias provienen del dominio de las bacterias, y que muchos de los genes necesarios para la supervivencia de estas orgánulos están contenidos dentro del ADN nuclear de la célula eucariota en lugar del propio ADN independiente del organelo. la endosimbiosis fue el proceso por el cual los eucariotas comenzaron a formarse y evolucionar. Se encontró que el genoma de un protozoo, Reclino monas, contenía toda la codificación de la proteína encontrada en los genomas mitocondriales secuenciados, proporcionando apoyo para el proceso especulativo de la transferencia de genes endosimbióticos.

hipótesis

Hace unos 3700 millones de años aparecieron sobre la tierra los primeros seres vivos, eran microorganismos pequeños, unicelulares, no muy distintos de las bacterias actuales. A las células de ese tipo de les clasifica como procariotas. Los procariotas alcanzaron pleno éxito en su desarrollo y multiplicación. Gracias a su notable capacidad de evolución y adaptación, dieron origen a una amplia diversidad de especies e inavdieron cuantos hábitats el planeta podía ofréceles. La biosfera estaría repleta de procariotas si no se hubiera dado el avance extraordinario del que evoluciono una célula perteneciente a un tipo muy distinto: eucariota. Las consecuencias de este acontecimiento marcaron el inicio de una nueva época.

¿cuál es la evidencia de esta vía evolutiva?

A medida que la tierra comenzó a evolucionar y se volvió más compleja, la célula procariota experimento varios cambios durante un largo periodo de tiempo para convertirse en células eucariotas. Los eucariotas son más complejos y tienen muchas más partes que los procariotas. Tomo varias mutaciones y sobrevivió a la selección natural para que los eucariotas evolucionaran y prevalecieran. Las primera células eucariotas, células con un núcleo y orgánulos unidos a la membrana interna, probablemente evolucionaron hace unos 2 mil millones de años, después del desarrollo de un entorno oxico y la invención del metabolismo respiratorio en las cianobacterias. Este momento infiere que la disponibilidad de oxígeno fue una gran influencia en la evolución biológica que condujo a la aparición de eucaria. la célula eucariota moderna o que contiene orgánulos evolucionó en pasos a través de la incorporación estable de los simbiontes quimiotorganotróficos y foto tróficos del Bacteria del dominio. ' En otras palabras, los cloroplastos y las mitocondrias de los eucariotas de hoy en día surgieron de la incorporación estable en un segundo tipo de célula de una bacteria quimioorganotrófica, que se sometió a respiración aeróbica facultativa, y una cianobacteria, que llevó a cabo la fotosíntesis oxigenada. La asociación beneficiosa entre el procariota engullido y el eucariota le habría dado al eucariota una ventaja sobre las células vecinas, y la teoría es que el procariota y el eucariota perdieron la capacidad de vivir independientemente.

Argumentación

La hipótesis más respaldada presentada por Lynn Margulis para el origen de la célula eucariota es la de la endosimbiosis, que se denomina adecuadamente como "simbiosis" cuando dos especies diferentes se benefician de vivir y trabajar juntas. Cuando un organismo realmente vive dentro del otro, se llama endosimbiosis ". La hipótesis de la endosimbiosis establece que" la célula eucariota moderna o que contiene orgánulos evolucionó en pasos a través de la incorporación estable de los simbiontes quimiotorganotróficos y foto tróficos del Bacteria del dominio. En otras palabras, los cloroplastos y las mitocondrias de los eucariotas de hoy en día surgieron de la incorporación estable en un segundo tipo de célula de una bacteria quimioorganotrófica, que se sometió a respiración aeróbica facultativa, y una cianobacteria, que llevó a cabo la fotosíntesis oxigenada. La asociación beneficiosa entre el procariota engullido y el eucariota le habría dado al eucariota una ventaja sobre las células vecinas, y la teoría es que el procariota y el eucariota perdieron la capacidad de vivir independientemente.

El oxígeno fue un factor importante en la endosimbiosis y en el aumento de las células eucariotas a través de su producción en la fotosíntesis por el antecesor del cloroplasto y su consumo en procesos metabólicos que producen energía por el antecesor de la mitocondria. Vale la pena señalar que los eucariotas experimentaron una rápida evolución, probablemente debido a su capacidad para explotar la luz solar para obtener energía y los mayores rendimientos de energía liberados por la respiración aeróbica. El apoyo a la hipótesis de la endosimbiosis se puede encontrar en la fisiología y el metabolismo de las mitocondrias y los cloroplastos, así como en la estructura y secuencia de sus genomas.

Evidencia:

Cuando Margulis propuso la teoría endosimbiótica, predijo que si los orgánulos realmente fueran simbiontes procarióticos, contendrían su propio ADN independiente. Se comprobó que este era el caso en la década de 1980 para las mitocondrias y los cloroplastos. Además, se encontró que el ADN mitocondrial  tiene una proporción proporcionalmente mayor de pares de bases de guanina-citosina que en el ADN nuclear eucariótico, como se encuentra en las bacterias. Estos hallazgos son significativos ya que sugieren fuertemente que las mitocondrias y los cloroplastos son de origen y naturaleza procarióticos, lo que respalda la posibilidad de que la célula eucariota evolucionó a partir de la incorporación estable de simbiontes del dominio de bacterias.

Es justo que se consideren los problemas moleculares asociados con la hipótesis de endosimbiosis que se han presentado. En primer lugar, las mitocondrias y los cloroplastos solo pueden surgir de las mitocondrias y cloroplastos preexistentes, habiendo perdido muchos genes esenciales necesarios para la supervivencia. Se ha sugerido que esto se debe a la gran cantidad de tiempo que los mitocondrias / cloroplastos han coexistido. Durante este tiempo, los sistemas y los genes que ya no eran necesarios simplemente se eliminaron o se transfirieron al genoma del huésped. Por lo tanto, las mitocondrias y los cloroplastos han perdido la capacidad de vivir independientemente a lo largo del tiempo. Esto apoya la teoría endosimbiótica, ya que proporciona una razón para explicar por qué los ancestros de los cloroplastos y las mitocondrias pudieron sobrevivir independientemente mientras que los cloroplastos y las mitocondrias no pueden hacerlo ahora. El estudio de los genomas mitocondriales hasta ahora ha sugerido que los genomas mitocondriales en realidad codifican menos de 70 de las proteínas que las mitocondrias necesitan para funcionar. Se ha encontrado que el genoma de Reclino monas contiene todos los genes codificantes de proteínas encontrados en todos los genomas mitocondriales secuenciados.

Se cree que el endosimbionte mitocondrial perteneció a las proteobacterias, ya que varios genes y proteínas aún codificados por la rama del genoma mitocondrial en árboles moleculares entre homólogos de este grupo. Curiosamente, las proteínas mitocondriales, como las proteínas de choque térmico de 60 y 70 k , también se ramifican entre los homólogos proteo bacterianos, pero los genes están codificados por el genoma nuclear del huésped. Esto puede explicarse por una teoría llamada transferencia de genes endosimbióticos que indica que 'durante el curso de la reducción del genoma mitocondrial, los genes se transfirieron del genoma de los endosimbiontes a los cromosomas del huésped, pero las proteínas codificadas fueron reimportadas en el orgánulo donde funcionaron originalmente. Esta teoría es fundamental para la teoría endosimbiótica, ya que explica la incapacidad de los cloroplastos y las mitocondrias para vivir de manera independiente, aunque se cree que estos orgánulos se originaron a partir del dominio de bacterias. También se cree que esta transferencia de genes ha proporcionado una forma esencial en la que se puede regular la actividad mitocondrial o cloroplasto. Los estudios de protistas "plantean la posibilidad de que las mitocondrias se originaron esencialmente al mismo tiempo que el componente nuclear de la célula eucariota en lugar de en un evento posterior separado", ya que explica la incapacidad de los cloroplastos y las mitocondrias para vivir independientemente, aunque se cree que estos orgánulos se originaron a partir del dominio de las bacterias. También se cree que esta transferencia de genes ha proporcionado una forma esencial en la que se puede regular la actividad mitocondrial o cloroplasto.

Esto encajaría con la hipótesis del hidrógeno como se describe más adelante. Otro problema a considerar es la medida en que los genes fueron transferidos al núcleo celular. ¿Por qué algunos genes permanecieron en los orgánulos citoplásmicos? Esta pregunta ha sido abordada por la hipótesis de Ecolocalización para la Regulación Redox , que establece que la ubicación de la información genética en orgánulos citoplásmicos permite la regulación de su expresión por el estado de reducción-oxidación de sus productos genéticos. Por lo tanto, la evolución por selección natural hubiera favorecido a las células mitocondriales o cloroplastos que habían eliminado o transferido algunos genes al genoma del hospedador, pero habían conservado aquellos que aún eran beneficiosos en la regulación de la actividad del orgánulo.

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