Teoría endosimbiótica
Definición de la teoría endosimbiótica
La teoría endosimbiótica es la teoría unificada y ampliamente aceptada de cómo surgieron los orgánulos en los organismos, diferenciando los organismos procarióticos de los organismos eucarióticos. En la teoría endosimbiótica, consistente con la teoría evolutiva general, todos los organismos surgieron de un único ancestro común. Este ancestro probablemente se parecía a una bacteria o procariota con una sola hebra de ADN rodeada por una membrana plasmática. A lo largo del tiempo, estas bacterias divergieron en forma y función. Algunas bacterias adquirieron la capacidad de procesar la energía del medio ambiente de formas novedosas. Las bacterias fotosintéticas desarrollaron las vías que permitieron la producción de azúcar a partir de la luz solar. Otros organismos desarrollaron formas novedosas de utilizar este azúcar.fosforilación oxidativa, que produce ATP a partir de la descomposición del azúcar con oxígeno. Luego, el ATP puede usarse para suministrar energía a otras reacciones en la célula.
Ambas nuevas vías condujeron a organismos que podrían reproducirse a un ritmo mayor que las bacterias estándar. Otras especies, al no poder realizar la fotosíntesis de los azúcares o descomponerlos mediante la fosforilación oxidativa, disminuyeron en abundancia hasta que desarrollaron una nueva adaptación propia. Se cree que la capacidad de la endocitosis, o de capturar otras células a través del envoltorio de la membrana plasmática, evolucionó en esta época. Estas células ahora tenían la capacidad de fagocitar, o comer, otras células. En algunas células, las bacterias que se ingirieron no se comieron, sino que se utilizaron. Al proporcionar a las bacterias las condiciones adecuadas, las células podrían beneficiarse de su producción excesiva de azúcar y ATP. Una célula que vive dentro de otra se llama endosimbiosis si ambos organismos se benefician, de ahí el nombre de la teoría. La teoría endosimbiótica continúa, afirmando que los genes se pueden transferir entre el huésped y el simbionte a lo largo del tiempo.
Esto da lugar a la parte final de la teoría endosimbiótica, que explica el ADN variable y las membranas dobles que se encuentran en varios orgánulos en eucariotas. Si bien la mayoría de los productos celulares comienzan en el núcleo, las mitocondrias y el cloroplasto producen muchos de sus propios productos genéticos. El núcleo, los cloroplastos y las mitocondrias de las células contienen ADN de diferentes tipos y también están rodeados por membranas dobles, mientras que otros orgánulos están rodeados por una sola membrana. La teoría endosimbiótica postula que estas membranas son las membranas residuales del endosimbionte bacteriano ancestral. Si una bacteria fuera engullida por endocitosis, estaría rodeada por dos membranas. La teoría establece que estas membranas sobrevivieron al tiempo evolutivo porque cada organismo retuvo el mantenimiento de su membrana, incluso al perder otros genes por completo o transferirlos al núcleo. La teoría endosimbiótica está respaldada por una gran cantidad de evidencia. El proceso general se puede ver en el siguiente gráfico.
Evidencia de la teoría endosimbiótica
La evidencia más convincente que apoya la teoría endosimbiótica se ha obtenido relativamente recientemente, con la invención de la secuenciación del ADN. La secuenciación del ADN nos permite comparar directamente dos moléculas de ADN y observar sus secuencias exactas de aminoácidos. Lógicamente, si dos organismos comparten exactamente una secuencia de ADN, es más probable que la secuencia se haya heredado por descendencia común que que la secuencia surgió de forma independiente. Si dos organismos no relacionados necesitan completar la misma función, la enzima que desarrollan no tiene que tener el mismo aspecto ni ser del mismo ADN para cumplir la misma función. Por lo tanto, es mucho más probable que los organismos que comparten secuencias de ADN las hereden de un antepasado que las encontró útiles.
Esto se puede ver al analizar el ADN mitocondrial (ADNmt) y el ADN del cloroplasto de diferentes organismos. Cuando se compara con bacterias conocidas, el mtDNA de una amplia variedad de organismos contiene varias secuencias que también se encuentran en las bacterias Rickettsiaceae. De acuerdo con la teoría endosimbiótica, estas bacterias son parásitos intracelulares obligados. Esto significa que deben vivir dentro de una biosíntesis de vesículas de un organismo que los engulle por endocitosis. Al igual que el ADN bacteriano, el ADNmt y el ADN de los cloroplastos es circular. El ADN eucariota es típicamente lineal. Los únicos genes que faltan en el mtDNA y los de las bacterias son los de nucleótidos, lípidos y aminoácidos. Un organismo endosimbiótico perdería estas funciones con el tiempo, porque las proporciona la célula huésped.
Un análisis más detallado de las proteínas, el ARN y el ADN que quedan en los orgánulos revela que algunos de ellos son demasiado hidrófobos para cruzar la membrana externa del orgánulo, lo que significa que el gen nunca podría transferirse al núcleo, ya que la célula no tendría forma de importar ciertos proteínas hidrofóbicas en el orgánulo. De hecho, los cloroplastos y las mitocondrias tienen su propio código genético y sus propios ribosomas para producir proteínas. Estas proteínas no se exportan de las mitocondrias o cloroplastos, pero son necesarias para sus funciones. Los ribosomas de las mitocondrias y los cloroplastos también se parecen a los ribosomas más pequeños de las bacterias y no a los grandes ribosomas eucariotas. Esto es más evidencia de que el ADN se originó dentro de los orgánulos y está completamente separado del ADN eucariota. Esto es consistente con la teoría endosimbiótica.
Por último, la posición y estructura de estos orgánulos se presta a la teoría endosimbiótica. Las mitocondrias, los cloroplastos y los núcleos de las células están todos rodeados de membranas dobles. Los tres contienen su ADN en el centro del citoplasma, al igual que las células bacterianas. Aunque existe menos evidencia que vincule el núcleo a cualquier tipo de especie existente, tanto los cloroplastos como las mitocondrias se parecen mucho a varias especies de bacterias intracelulares, que existen de la misma manera. Se cree que el núcleo surgió a través del envolvimiento de la membrana celular., como se ve en el gráfico de arriba. En todo el mundo, existen varias bacterias endosimbiontes, todas las cuales viven dentro de otros organismos. Las bacterias existen en casi todas partes, desde el suelo hasta el interior de nuestro intestino. Muchos han encontrado nichos únicos dentro de las células de otros organismos, y esta es la base de la teoría endosimbiótica.
Términos de biología relacionados
- Endosymbiont : un organismo que vive con otro organismo, hace que ambos organismos reciban beneficios.
- Cianobacterias : aún existentes, las cianobacterias son bacterias fotosintéticas cuyos ancestros probablemente se convirtieron en los cloroplastos de las células vegetales.
- Proteobacteria : el ancestro bacteriano del orgánulo mitocondrial.
- Eucariota : un organismo con orgánulos unidos a la membrana, que se cree que evolucionó a partir de interacciones endosimbióticas.
