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Como pasar de procariota a eucariota mayo 6, 2009

Posted by Manuel in biologia, ciencia, creacionismo, diseño inteligente, divulgación científica, evolucion, microbiologia, mutaciones, paleontología.
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Los mecanismos moleculares que han llevado a originar una célula eucariota sigue siendo una de las grandes preguntas en el campo de la biología evolutiva. Aquellos que ven la evolución como algo perverso, plantean esto como un problema inabarcable para la ciencia, y por tanto debemos de aceptar la creación de todos los seres vivos en su forma actual, como única alternativa posible. Además, en su afán de desacreditar la evolución, plantean experimentos tan absurdos como esperar que una bacteria se transforme en eucariota bajo la atenta mirada de un investigador en el microscopio.

Dejando ideas peregrinas aparte, la ciencia plantea varias hipótesis acerca del origen de la célula eucariota. Una de ellas es la que hipotetiza un origen simbionte de los eucariotas.
simbionte
Según esta hipótesis la célula eucariota ha surgido por una asociación entre un ancestro eucariota (un núcleo rodeado de membrana) o bien una arqueobacteria que ha establecido simbiosis con otras bacterias, que son el origen de las mitocondrias (producen ATP), cloroplastos (obtienen energía a partir de la luz) o cilios (que permiten el movimiento).

Esta hipótesis es muy atractiva pero, ¿está basada en pura especulación o por el contrario existe alguna evidencia experimental de que esto puede ser así?. Evidentemente lo que no se puede hacer es esperar que estas asociaciones se establezcan ante nuestros ojos en el laboratorio, pero sí podemos escudriñar y buscar en la naturaleza algún modelo que nos permita comprobar si esto es factible.

En el norte de Australia vive una especie de termitas cuyo nombre científico es Mastotermes darwiniensis.
termita4
Este voraz insecto se alimenta de madera, entre otros sustentos vegetales. Un componente muy abundante de la madera es la celulosa, un polímero que no es fácil de digerir. El intestino de las termitas constituye un interesante ecosistema donde abundan las bacterias y los protozoos. Muchos de ellos ayudan a la digestión de la celulosa. Son tan importantes, que sin estos microorganismos, la termita no podría digerir este polímero glucídico.

Uno de los protozoos que reside como simbionte en el tubo digestivo de la termita es Mixotrica paradoxa un eucariota móvil descrito por vez primera en 1933 por J.L. Sutherland.
mixotrica
Este organismo eucariota está lleno de curiosidades. En primer lugar no posee mitocondrias. En su lugar posee bacterias endosimbiontes en su citoplasma que suministran al protozoo el ATP necesario para vivir. Mixotrica es móvil, y para poder moverse posee una serie de flagelos en uno de los polos de la células. Sin embargo estos flagelos sólo le permiten rotar sobre sí mismo, no puede avanzar ni retroceder. Esta tarea la llevan a cabo 250.000 espiroquetas, como las de la foto, que se encuentran insertadas en las membranas celulares.
espiroqueta
Y esas bacterias que están asociadas al protozoo son imprescindibles para que Mixotrica pueda vivir. Sabemos que los antibióticos presentan una leve toxicidad para las células eucariotas, mientras que matan a los procariotas. Se ha podido comprobar que la adición de concentraciones de antibiótico que no son tóxicas para eucariotas, pero sí matan bacterias, impedían el desarrollo de Mixotrica, lo que sugiere que las bacterias asociadas al protozoo son necesarias para su supervivencia.

En resumen Mixotrica es un bonito modelo que aportar evidencias de simbiogénesis como origen de la célula eucariota. La combinación es posible y viable, al menos en el entorno en el que estos organismos viven.

Referencias:

Margulis, L. y Sagan, D. (2001) The beast with five genomes. Natural History

Radek y Nitsch (2007) Eur. J. Prot. 43:381-294.