07 orig-evol procar y eucar - SILADIN Oriente

LECTURAS DE BIO-II, 1ª UNIDAD.
PROCARIONTES Y EUBIONTES
Aprendizajes:
A. Explicación
de distintas teorías sobre el origen de los sistemas vivos considerando el contexto
social y la etapa histórica en que se formularon.
B. Explicación
de los planteamientos que fundamentan el origen de los sistemas vivos con un
proceso de evolución química.
Temática atendida:
1.2 Teoría
quimiositética de Oparin-Haldane.
INTRODUCCIÓN.
Los organismos formados por células que carecen de núcleo llamados procariontes, o bien las
que poseen un núcleo son los eucariontes. Ambos tipos de organismos pueden estar
representados por formas unicelulares o pluricelulares; aunque los procariontes nunca alcanzan la
complejidad y el tamaño de los eucariontes.
Los procariontes típicos como las bacterias y la cianofíceas, son organismos simples, en los
cuales las moléculas de DNA se encuentran mezcladas con el resto del material del citoplasma;
los procariontes se reproducen por fisión o por otros mecanismos igualmente de sencillos; algunos
tienen membrana simple, formada por proteínas, que rodea dos o más cromosomas, pese a lo
anterior no se le considera una membrana nuclear.
Las células eucariontes presentan diferencias importantes, como un tamaño mayor, nutrición por
absorción, ingestión o bien por fotosíntesis, su reproducción por mitosis y la meiosis. Toda la
evidencia indica que los primeros organismos que aparecieron en la tierra fueron procariontes y a
partir de ellos evolucionaron hasta convertirse en los actuales seres vivos, procariontes y
eucariontes.
EL ORIGEN.
Los procariotas fueron la única forma de vida sobre la Tierra durante casi 2.000 millones de años;
después, hace aproximadamente 1.500 millones de años, aparecieron las células eucarióticas. Se
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ha postulado la llamada "teoría endosimbiótica" para explicar el origen de algunas organelas
eucarióticas. Los organismos multicelulares, compuestos de células eucarióticas especializadas
para desempeñar funciones particulares, aparecieron en una época comparativamente reciente,
sólo hace unos 750 millones de años. Toda evidencia indica que los procariontes fueron los
primeros organismos vivos sobre la tierra y que a partir de ellos evolucionaron los eucariontes.
Para explicar el origen de los eucariontes se han propuesto varias teorías.
Una de estas teorías dice que los eucariontes, explica la duplicación del genoma de otros organismos, dentro
del citoplasma; al entrar en contacto con las partes de la membrana celular, se formó una membrana protectora
de mayor complejidad para su protección contra las enzimas digestivas. En una selección en la que tiene que
ver más el costo-beneficio, resulta de mejores resultados aprovechar su capacidad productora o de
catabolismo, como la fotosíntesis o la respiración; quedando estas estructuras en simbiosis, que realizar la
digestión de una estructura tan valiosa; permitiendo que se invaginaran asociadas, tomaron sus estructuras de
doble membrana, que en algunos casos tienen semejanza a la que le dio origen, por ejemplo: carentes de
colesterol, dentro de las cuales quedó aislado parte del genoma original, que luego perdería parte de la
información que contenía por sufrir un proceso de especialización, y así se explica la presencia de DNA en
cloroplastos y mitocondrias independientemente del núcleo en los organismos eucariontes.
Tarea 2: elabora un modelo plano, en donde se explique, paso a paso, la propuesta anterior; evite
los textos largos, procure que preferentemente la propuesta incluya las imágenes.
Una segunda teoría para explicar el origen de las células eucariontes a partir de las procariontes es la sugerida
por Cavalier Smith, él supone que la evolución de la endocitosis (fagocitosis y pinocitosis), pudo haber jugado
un papel fundamental en la aparición de células eucariontes. Cavalier Smith, supone que el ancestro común a
todas las células eucariontes era una cianofícea unicelular, facultativamente fototrófica, incapaz de filar
nitrógeno, pero no que podía liberar oxígeno mediante procesos fotosintéticos y capaz de realizar respiración
aerovía basado en citocromos y otras moléculas transportadoras de electrones. El primer paso, que conduciría
a las células eucariontes sería la pérdida de la pared celular en una alga de este tipo, que viviese en un medio
bentónico poco profundo y rico en restos orgánicos y bacterias que pudiese engullir. La aparición de
comportamientos intracelulares llevaría como resultado la fagocitosis y llevaría a la especialización de cada uno
de estos comportamientos en funciones específicas, y que sugiere que el núcleo pudo haber aparecido como
resultado de este proceso, quedando el material genético en los comportamientos que luego se transformarían
en cloroplastos y mitocondrias.
Tarea 3: elabora un modelo plano, en donde se explique, paso a paso, la propuesta anterior; evite
los textos largos, procure que preferentemente la propuesta incluya las imágenes.
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TEORIA ENDOSIMBIONTE.
La vida más primitiva sobre la tierra sólo estaba formada por células procariotas sencillas. Los
organismos compuestos por células eucariotas podrían tener más de dos mil millones de años. La
investigadora L. Margullis propuso el primer mecanismo para explicar cómo pudo haber ocurrido
esta asociación. La llamada "teoría endosimbiótica" (endo significa interno y simbionte se refiere
a la relación de beneficio mutuo entre dos organismos) intenta explicar el origen de algunas
organelas eucarióticas.
Primero, hace aproximadamente 2.500 millones de años, cuando la atmósfera era ya rica en
oxígeno como consecuencia de la actividad fotosintética de las cianobacterias, ciertas células
procarióticas habrían adquirido la capacidad de utilizar este gas para obtener energía de sus
procesos metabólicos, como el Paracocus en la actualidad, entre ellos uno no lo digirió, lo que
proporcionó una relación mutua benéfica (simbiótica) entre el anfitrión (hospedador) y sus
endosimbiontes internos. El anfitrión proporciona nutrientes y protección a los endosimbiontes y
estos, aportaban al anfitrión anaerobio, una respiración eficiente en términos de energía. . La
capacidad de utilizar el oxígeno habría conferido una gran ventaja a estas células aeróbicas, sobre
sus contemporáneas a las que el O2 les dañaba; razón por la que, habrían prosperado y
aumentado en número. En algún momento, estos procariotas aeróbicos habrían sido fagocitados
por células de mayor tamaño, sin que se produjera una digestión posterior, integrándose como un
simbionte. Algunas de estas asociaciones simbióticas habrían sido favorecidas por la presión
selectiva: ya que, los pequeños simbiontes aeróbicos habrían hallado nutrientes y protección en
las células hospedadoras, a la vez que éstas obtenían los beneficios energéticos que el simbionte
les confería. Estas nuevas asociaciones pudieron conquistar nuevos ambientes. Así, las células
procarióticas,
originalmente
independientes,
se
habrían
transformado
en
las
actuales
mitocondrias, pasando a formar parte de las flamantes células eucarióticas.
Otros sistemas semejantes a espiroquetas se asociaron con el primer sistema simbiótico dándole
movilidad y con el curso del tiempo se transformó en el flagelo de la célula eucarionte
contemporáneo, pero otros en cambio, ya con espiroquetas asociadas entraron en simbiosis con
procariontes fotosintéticos tales como las cianofíceas, de donde surgirían los antecesores de las
algas eucariontes y de las plantas verdes.
Finalmente la mitosis permitiría una distribución adecuada del material genético y el surgimiento
de los cromosomas marco la aparición de las células eucariontes contemporáneos.
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Bueno pero hoy en fecha no se conocen procariontes que actúen de anfitriones con otros
procariontes, ni que sean capaces de ingerir sólidos y queda en nueva duda el origen de las
mitocondrias; además, porque hay diferencias de una especie a otra.
El paso de los procariotas a los primeros eucariotas (los protistas) fue una de las transiciones
evolutivas principales, sólo precedida en orden de importancia por el origen de la vida. La cuestión
de cómo ocurrió esta transición es actualmente objeto de viva discusión. Una hipótesis
interesante, que gana creciente aceptación, es que se originaron células de mayor tamaño, y más
complejas, cuando ciertos procariotas comenzaron a alojarse en el interior de otras células.. De
acuerdo con la teoría de la simbiosis, el origen de las células eucariotas, las que antes eran
microorganismos independientes se reunieron como célula hospedada y hospedadora, primero
por casualidad y después por necesidad. En un momento determinado las células hospedadas se
convirtieron en orgánulos de un nuevo tipo de células. La prueba de sus afirmaciones la sostiene
con el hecho de que, muchos organismos viven en el interior de, o adheridos a otros organismos.
La simbiosis hereditaria es aquella en la cual los miembros permanecen juntos a lo largo de su
ciclo vital, es de una frecuencia sorprendente. En algunos casos uno de los miembros puede
producir su propio alimentó mediante fotosíntesis, pero el otro no puede hacerlo.
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Investigaciones recientes sugieren que la relación metabólica entre los miembros del par
simbiótico, podría haber sido diferente de lo postulado por Margullis. En la actualidad, varias líneas
de evidencia sustentan la teoría de la endosimbiosis. De forma análoga, se cree que los
procariotas fotosintéticos, ingeridos por células no fotosintéticas de mayor tamaño, fueron los
precursores de los cloroplastos. La mayor complejidad de la célula eucariótica, la dotó de un
número de ventajas que finalmente posibilitaron la evolución de organismos multicelulares. Se han
presentado diferentes ideas sobre la naturaleza exacta del ancestro procariótico de los
eucariontes y sobre los procesos que culminaron en la organización celular de los eucariontes
modernos. En la mayoría de estas propuestas se establece que el DNA se separó en diferentes
porciones, que subsecuentemente fueron encerradas en sus propios sistemas membranosos, los
cuales se convirtieron en núcleo, mitocondrias y cloroplastos. Según otros argumentos, un DNA de
plásmido que contenía genes en su estructura y el funcionamiento del organelo fue encerrado en
membranas que formaron los límites mitocondriales o de los cloroplastos.
Tarea 4: elabora un modelo plano, en donde se explique, paso a paso, la propuesta anterior; evite
los textos largos, procure que preferentemente la propuesta incluya las imágenes.
Tarea 5: en una hoja elabora las observaciones que te hagan ver los posibles errores de las
propuestas que analizaste en las tareas 1, 2 y 3. Como parte de esta tarea deberás incluir tus
conclusiones o las razones por las que te parece mejor o peor alguna de las propuestas.
Se han propuesto diversas hipótesis para explicar cómo podrían haber surgido compuestos
orgánicos en forma espontánea en la Tierra primitiva y estructuras semejantes a células a partir de
esos agregados de moléculas orgánicas. Las células más tempranas pudieron ser heterótrofas o
autótrofas. Los primeros autótrofos pueden haber sido quimiosintéticos o fotosintéticos. Con la
aparición de la fotosíntesis, la energía que fluía a través de la biosfera adoptó su forma moderna
dominante: la energía radiante del Sol es capturada por autótrofos fotosintéticos y encauzada por
ellos hacia los organismos heterótrofos. Los heterótrofos modernos incluyen a los hongos y a los
animales, al igual que a muchos tipos de organismos unicelulares. Los autótrofos modernos
incluyen a otros tipos de organismos unicelulares; lo más importante, a las plantas verdes. Los
organismos modernos y las células de las cuales están compuestos pueden satisfacer sus
requerimientos energéticos en una de dos formas. Los heterótrofos son organismos que dependen
de fuentes externas de moléculas orgánicas, para obtener su energía y sus moléculas
estructurales. Todos los animales y los hongos, así como muchos organismos unicelulares, son
heterótrofos. Los autótrofos, por contraste, se "autoalimentan"; No requieren moléculas orgánicas
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procedentes de fuentes externas para obtener su energía o para usarlas como pequeñas
moléculas de tipo estructural; en cambio, son capaces de sintetizar sus propias moléculas
orgánicas ricas en energía a partir de sustancias inorgánicas simples. La mayoría de los
autótrofos, incluyendo las plantas y varios tipos diferentes de organismos unicelulares, realizan
fotosíntesis, lo que significa que la fuente de energía para sus reacciones de síntesis es el Sol.
Ciertos grupos de bacterias, sin embargo, son quimiosintéticas; estos organismos capturan la
energía liberada por reacciones inorgánicas específicas para impulsar sus procesos vitales,
incluyendo la síntesis de las moléculas orgánicas necesarias. Tanto los heterótrofos como los
autótrofos parecen estar representes entre los microfósiles más antiguos. Se ha postulado durante
largo tiempo: que la primera célula viva fue un heterótrofo extremo. Sin embargo, descubrimientos
recientes han planteado la posibilidad de que las primeras células hayan sido autótrofas,
quimiosintéticas o fotosintéticas, antes que heterótrofas. Se han descubierto varios grupos
diferentes de bacterias quimiosintéticas que hubieran sido muy adecuadas para las condiciones
que prevalecían en La Joven Tierra. Algunas de estas bacterias son habitantes de los pantanos,
mientras que otras se han encontrado en profundas trincheras oceánicas, en áreas donde los
gases escapan por las fisuras de la corteza terrestre. Hay evidencia de que estas bacterias
representan los sobrevivientes de grupos muy antiguos de organismos unicelulares.
Aunque los biólogos aún no han podido resolver el problema acerca de: “si las primeras células
fueron heterótrofas o autótrofas”; es seguro que sin la evolución de los autótrofos, la vida en la
Tierra pronto habría llegado a su fin. En los más de 3.500 millones de años transcurridos desde
que apareció la vida, los autótrofos más exitosos; o sea, aquellos que han dejado la mayor
cantidad de descendencia y se han diversificado en la mayor variedad de formas, han sido los que
desarrollaron un sistema para hacer uso directo de la energía solar, en el proceso de fotosíntesis.
Con el advenimiento de la fotosíntesis, el flujo de energía en la biosfera asumió su forma
dominante moderna: la energía radiante del Sol, canalizada por medio de los autótrofos
fotosintéticos, pasa a todas las otras formas de vida.
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Tarea. Preguntas control.
1. ¿Cuál es el producto gaseoso de la fotosíntesis?
2. Para los organismos heterótrofos primitivos, ¿Fue bueno o malo que existiera el oxígeno en la
atmósfera?
3. ¿Cómo evitaron la oxidación los Seres Vivos que lograron la primera forma de evitar el O2?
4. ¿Qué fenómeno primitivo creo la célula, para evitar la oxidación?
5. ¿Qué fenómeno más eficiente creo la célula, para evitar la oxidación?
Bibliografía usada:
 Alexander, Piter, Biología, Editorial, lingüística, EE.UU., 1992. QH303.2 A44
 Biggs, A.,Kapicka, C. y Lundgren.L., Biología. McGraw-Hill, 2000. Colocación: QH307.2, B544318.
 Curtis, H., Biología, México, Panamericana, Sexta Edición.
Colocación: QH 308, -C 86.
 Muñoz H., E., Velasco, S. T., Albarrachin et al. Biología. McGraw-Hill, 2000. Colocación:
QH315, -B53 Solomon, P., E., Berg, R., L., y Martín, W., D., Biología. McGraw-Hill, Quinta Edición, 2001.
Colocación: QH307.2, -B544318.
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