10.-Evolución Celular.

10.-Evolución Celular.
CELULAS
BACTERIANAS
De aldehídos y aminoácidos formados abiológicamente, en atmósferas
ancestrales simuladas (Miller, 1953: 528) o engentradas en forma natural
(meteorito carbonáceo de Murchinson), polvo interestelar), Hasta la
emergencia de las primeras células; existen vacíos reproducibles e
irreproducibles. Lo irreproducible, desaparecido por la competencia y la
selección natural, es escrutado hoy por la analogía y los diseños
experimentales tendientes a certificar múltiples hipótesis (Horgan, 1991:119122). Los reproducibles están basados en un magro registro de fósiles
bacterianos, la historia geológica del planeta, el análisis de la filogenia de
nucleótidos de arqueobacterias, procariotas y eubacterias y el escrutinio del
material orgánico procedente del espacio interestelar (Schopf, 1979:51).
ALGAS
BACTERIAS
Según Woese, la última célula ancestral común, a todos los seres vivos fue
un progenote: una estructura cuasi celular, poseedora de un elemental
sistema de transferencia de información genética. Este progenote cuya
estructura básica se fue delineando a través de un proceso de depuración de
varias formas similares ancestrales ,se constituía de ribosomas sencillos. Su
constitución implicaba sin embargo, un acoplamiento fenotipo-genotipo, ya
cercano al de las bacterias actuales, lo que indicaba que continuaba
evolucionando activamente en el sentido darwiniano (Woese, 1977:50885090, Doolittle and Brown, 1994; 6721-6728). Muchas evidencias sugieren
que los progenotes, al evolucionar devinieron en procariotas ancestrales
(Schopf, 1979:51-54) y desarrollaron en su interior estructuras del tipo de los
peroxisomas (ejecutores de variadas funciones metabólicas), mitocondrias
(generadoras de energía), y plástidos (lugares de realización de la
fotosíntesis) (De Duve, 1996:38-40).
Las arqueobacterias, de las que se cree que son las células más antiguas (~
4100 Ma), fueron estudiadas entre 1996 a 1976, mediante el secuenciamiento
de sus núcleotidos rRNAs (ribosomas RNA). Las arqueobacterias viven en
medios extremos /medios sulfurosos, salinos, ácidos, cercanía a fuentes
hidrotermales, áreas de minerales calientes. etc).
Las más antiguas han podido sobrevivir en medios extremos de
temperatura: 150°C (bacterias hipertermófilas) (Madigan and Marrs, 1997: 6671). Los estudios filogéneticos de sus nucleótidos han permitido corroborar
que las arqueobacterias tienen secuencias mínimas compartidas con
eucariotas y eubacterias (Woese, 1977:5088-5090). Sin embargo, y como ha
quedado comprobado con el secuenciamiento total de nucleótidos de
Metanococcus janaschii ( arqueobacteria que emite metano como producto
colateral), lo usual más bien, es que esta secuencia difiera en la mayor parte
de las veces, con las que la mayoría de las otra bacterias tienen (Pace,
1997:734-740). La cercanía de la emergencia de estas bacterias, con un
genoma consolidado, a la edad de la constitución inicial de la Tierra, ha
instalado a algunos, medio en serio medio en broma, a plantearse la
posibilidad de que éstas, pudiesen tener un origen extraterrestre
(Orgel,1994:77-84).
Las otras procariotas están representadas por cianobacterias (antes
llamadas algas verde-azules) y otras, del tipo de Escherichia coli. Tienen un
tamaño que oscila entre 1-10 micrómetros llegando raramente a los 60
micrómetros, metabolismo por fotosíntesis aeróbica o anaeróbica, son
inmóviles o poseen flagelos, DNA circular en el citoplasma, reproducción
binaria simple, paredes celulares compuestas de azúcares y péptidos
característicos, presencia de orgánulos sin membranas, y conformación
unicelular. Estas, a diferencia de las arqueobacterias habitan en el suelo, en
las aguas superficiales, en los tejidos de ciertos organismos vivos, o en
descomposición (Schopf,1979:53). El hallazgo de inclusiones carbonáceas
(determinado como carbono ligero isotópico), en el interior de gránulos de
apatita (fosfato cálcico básico), como evidencia de la existencia de vías
biogénicas, ha permitido alargar la emergencia de procariotas de este tipo a
alrededor de 3800 Ma (Mojzsis et al., 1996:55-69).
La presencia en mitocondrias y plástidos de sistemas genéticos vestigiales y
funcionales, prueba que éstas, estaban contenidas en varios modelos de
células primitivas de vida libre, las que en algún momento, fueron adoptadas
(endosimbiosis) por otra célula primitiva de mayor tamaño (protobionte),
proveniente de un hábitat diferente y cercano, que había perdido su pared
celular. Este fenómeno promovió la formación de una célula más
evolucionada, muy semejante a una eucariota que mejoró de este modo su
chance de sobrevivir y reproducirse (De Duve, 1996:38-40). Margulis
principal propugnadora de la teoría endosimbióntica seriada, aduce que los
cloroplastos estaban contenidos en cianobacterias, y las mitocondrias en
proteobacterias (Marguli, 1996: 1071-1076).
Las células (eucariotas), productos de esta unión tienen registros fósiles
datados en 2000 Ma. El análisis evolutivo y analógico ha permitido
consolidar la clasificación de las células primitivas en procariotas
propiamente dichas, eubacterias y arqueobacterias, con DNA circular en
mínima cantidad, inmerso en un nucleoide y el citoplasma, con proteínas
pero sin histona; y eucariotas, con DNA constituído por proteínas e histonas,
organizados en cromosomas, y rodeado de una membrana nuclear. De estas
últimas han derivado: protistas, hongos, animales y plantas (Schopf,
1979:53-55, Knoll,1994:64-73).
Los eventos más importantes relacionados con la evolución de las
procariotas pueden resumirse así: la frecuencia de cambios evolutivos en
las procariotas era muy lenta (hipobraditelia), y seguían con buena fortuna la
regla de la supervivencia del no especializado, es decir eran generalistas,
por lo que quizás, predominaron en el Precámbrico (Schopf, 1994.6735). De
otro lado, habían consolidado en sistema sencillo de metabolismo basado en
la rotura de la molécula de glucosa, portadora de 6 átomos de carbono en
dos, formado dos moléculas de piruvato (glucólisis anaeróbica). Dado que la
concentración de oxígeno en esta época era oscilante o mínima, pero
siempre por debajo del 50 % de las concentraciones actuales, sus sistemas
metabólicos optaron por obviarlo, desenvolviéndose mayormente en medios
anaeróbicos, con lo que la ganancia neta de energía fue de sólo dos
moléculas de ATP (adenosintrifosfato) (Logan et al., 1995:53-56).
Pero el oxígeno liberado lentamente como subproducto de la fotosíntesis de
procariotas ancestrales se había ido acumulando en la atmósfera,
determinando un nuevo ciclo de adaptación biológica. Las bacterias que al
principio apenas toleraban el oxígeno pronto lo utilizaron activamente (Knoll,
1991:64-73). Las eucariotas, añadieron a la glucólisis anaeróbica reacciones
dependientes de concentraciones mayores de oxígeno, como la reutilización
del ácido cítrico, el mismo que partiendo de la misma molécula única de
glucosa produjo finalmente agua, calor, CO2, y 34 moléculas de ATP. La
edificación del ciclo del ácido cítrico como sistema casi único o universal
para acceder a metas mayores permitió que los diversos sistemas
metabólicos primitivos que fijaban nitrógeno, utilizaban el hidrógeno del H2S
o elementos inorgánicos para generar energía; pasaran a un segundo plano
(Knoll,1991:68-70). Demás está decir que las mayores concentraciones de
oxígeno permitieron que la frecuencia evolutiva avanzara a niveles de
normotelia, entre los 1700 - 1000 Ma.
Una amplia diversidad de eucariotas en forma de algas rojas, verdes y
cromofíticas, es registrada recién desde hace 1000 Ma, a la fecha (Knoll,
1994:6743). El oxígeno permitió a las eucariotas mayor capacidad par formar
esqueletos carbonados de enlaces covalentes, de hasta 40 uniones,
necesarios para conformar ácidos grasos, esteroles: colesterol y hormonas
esteroides en animales, y pigmentos en las plantas (Schopf, 1979:56-57).
La evolución hacia funciones cada vez más complicadas promovió el
incremento del tamaño de las células. Las procariotas raramente pasan de
los 60 milimicrones. La aerobiosis permitió pasar de la simple división
binaria de las PROCARIOTAS a la división celular por mitosis (reproducción
sexual), mediante la cual las variaciones genéticas de los progenitores
pasan a la descendencia, en forma de combinaciones nuevas permitiendo
que las nuevas adaptaciones se extiendan rápidamente a través de una
población acelerando la marcha evolutiva. Luego aparecerían las formas
grandes y complejas, las que se diversificaron rápidamente, a inicios del
Cámbrico (Knoll, 1994:6747-6750). Algunos sistemas metabólicos
ancestrales (glucólisis anaeróbica) aún se hallan presentes en los sistemas
pluricelurares eucariotas, y se actualizan en caso de insuficiencia del ciclo
del ácido cítrico, cuando las exigencias de oxígeno superan a lo aportado
por la sangre y los pulmones (Schopf, 1979:58-60).
Los capítulos 2 al 10 están basados en el trabajo del Dr. Victor Mechán
Méndez de la UPCH