Teoría endosimbiótica
Durante miles de millones de años después del origen de la vida, los únicos seres vivos de la Tierra eran células diminutas y primitivas parecidas a las bacterias actuales. Pero entonces, hace más de 1.500 millones de años, ocurrió algo extraordinario: Una de esas células primitivas, perteneciente a un grupo conocido como archaea, se tragó a otra: una bacteria.
En lugar de ser digerida, la bacteria se instaló permanentemente en el otro organismo como lo que los biólogos denominan endosimbionte. Con el tiempo, se integró plenamente en su célula arquea huésped, convirtiéndose en lo que hoy conocemos como mitocondria, el componente crucial de la célula que produce energía.
Las células procariotas -bacterias y arqueas actuales- suelen ser pequeñas y simples, con pocas estructuras internas. Las células eucariotas, como las de las plantas y los animales actuales, son mucho más sofisticadas. Tienen muchas estructuras internas, u orgánulos, que desempeñan funciones específicas.
Su adquisición se ha considerado durante mucho tiempo como el paso clave en lo que es posiblemente el salto evolutivo más importante desde el origen de la vida misma: la transición de las primeras células primitivas, o procariotas, a las células más sofisticadas de los organismos superiores, o eucariotas, incluidos nosotros.
Mitocondria o mitocondria
ResumenLas mitocondrias se originaron endosimbióticamente a partir de un ancestro similar a las alfaproteobacterias. Sin embargo, aún no se sabe con certeza qué grupo actual de alfaproteobacterias está más cerca filogenéticamente del ancestro mitocondrial. Los grupos propuestos son el orden Rickettsiales, la familia Rhodospirillaceae y el género Rickettsia. En este estudio, aplicamos un nuevo enfoque de redes complejas para investigar los orígenes evolutivos de las mitocondrias, analizando módulos de secuencias proteicas en una red crítica obtenida mediante un umbral de similitud crítico entre las secuencias estudiadas. El conjunto de datos incluyó tres subunidades de la ATP sintasa (4, 6 y 9) y sus homólogos de alfaproteobacterias (b, a y c). En todas las subunidades, los resultados no apoyaron la hipótesis de que las Rickettsiales están estrechamente relacionadas con el ancestro mitocondrial. Nuestros resultados apoyan la hipótesis de que las mitocondrias comparten un ancestro común con un clado que contiene todos los órdenes de Alphaproteobacteria, excepto Rickettsiales.
IntroducciónEstá ampliamente aceptado que las mitocondrias han surgido de una relación endosimbiótica entre las bacterias y una célula eucariota huésped. Varios estudios han intentado establecer qué grupo bacteriano existente es el pariente más cercano al ancestro mitocondrial [1-9]. Los análisis filogenéticos apoyan a las Alfaproteobacterias como el grupo bacteriano del que procede el ancestro de este orgánulo [1, 10-12]. Sin embargo, no hay consenso sobre qué grupo incluido en esa clase está evolutivamente más cerca de las mitocondrias [1-9, 13-15].
Actividad mitocondrial
Los orgánulos subcelulares, como las mitocondrias, se detectaron por primera vez con el microscopio óptico ya en 1841. Friedrich Gustav Jacob Henle, que estudiaba anatomía y patología en Alemania, describió los gránulos en las células musculares humanas. Los científicos se refirieron a los gránulos subcelulares con diversos nombres, como plastocondrias y microsomas. Richard Altmann, que estudió patología en Alemania en 1890, observó la similitud entre las bacterias y los orgánulos de aspecto granular. Algunos científicos criticaron las afirmaciones de Altmann de que los orgánulos de aspecto granular eran componentes vivos de las células. Altmann propuso que eran las partículas fundamentales de la vida, y en 1894 las llamó bioblastos. Altmann propuso que los bioblastos eran células de vida libre que ahora vivían dentro de células eucariotas, un fenómeno que los científicos del siglo XX denominaron endosimbiosis.
Con el desarrollo de colorantes para teñir las células y sus partes, como el verde de Janus B en 1900, descubierto por Leonor Michaelis en Alemania, y el violeta de cristal en 1901, descubierto por Carl Benda en Alemania, los científicos observaron orgánulos en casi todos los tipos de células eucariotas. Benda, en 1901, llamó a los orgánulos mitocondrias, del griego mitos, que significa hilo, y chondros, que significa granos. En 1914, Francis Cavers, que estudiaba las plantas en Escocia, observó la similitud de las estructuras de las mitocondrias en diferentes tipos de células y especies vegetales y animales.
Definición de la teoría endosimbiótica
Hace mucho tiempo, los únicos actores en el gran drama de la vida, la depredación y la muerte eran células invisibles y sencillas. Las arqueas y las bacterias se arremolinaban en mares y estanques, se agrupaban en fortalezas de unas pocas micras de ancho y devoraban películas de materia orgánica. Luego, algunas de ellas empezaron a cambiar y, finalmente, apareció en escena el primer eucariota, el primer organismo que mantuvo sus genes encerrados en un núcleo, que recubrió su interior con compartimentos ramificados y que, fundamentalmente, utilizó mitocondrias para producir energía. Nosotros y el resto de la vida visible a simple vista somos los descendientes de esa célula, el último ancestro común de todos los eucariotas.
Los científicos aún entienden relativamente poco sobre lo que ocurrió durante esa transformación. Uno de los principales enigmas es cómo y cuándo nuestro ancestro eucariota adquirió sus mitocondrias, los orgánulos centrales que generan la energía de la célula. Está claro que la mitocondria fue una vez una bacteria independiente, hasta que alguna célula huésped (una arquea o descendiente de una, por lo que se ve) la engulló y la convirtió en un socio simbiótico permanente.