Origen de las clulas eucariotasUNAM Facultad de Qumica

Cual es el origen de las clulas eucariotas? Existe un acuerdo: 1. las clulas procariotas aparecieron antes que las eucariotas (existen desde hace 2700 millones de aos) y 2. las procariotas dieron lugar a las eucariotas (aparecieron 1000 millones de aos despus). 1970. se pensaba que las clulas eucariotas haban evolucionado por medio de un proceso gradual a partir de las procariotas, en este los organelos de las eucariotas se volvieron mas complejos de manera progresiva.

Teora endosimbiotica La aceptacin del proceso evolutivo gradual cambio tras los trabajos de Lynn Margulis, resucito la idea de que ciertos organelos de una clula eucariota (mitocondria y cloroplastos) evolucionaron de clulas procariotas pequeas que se integraron al citoplasma de clulas hospedadoras mas grandes.

En 1965 Emile Zuckerkandl y Linus Pauling propusieron una conducta diferente casada en el comportamiento de las estructuras de molculas informticas (protenas y cidos nucleicos) de los organismos vivos. La diferencias entre organismos que se basan en la secuencia de los aminocidos son el resultado de alteraciones en el ADN. Por tanto se pueden utilizarse estas comparaciones para determinar la forma en el que los organismos se relacionan de modo estrecho.

(Carl Woese 1970) Utiliza para el estudio del vinculo de organismos relacionados de manera muy distante, este es: comparando de secuencia de nucletidos de la molcula de RNA que forma parte de la subunidad pequea del ribosoma, (rRNA), rRNA16S en procariotas o rRNA 18S en eucariotas.

La desventaja principal , la secuencia de nucletidos era muy laboriosa. En su metodologa purificaron el rRNA 16S se sometieron la preparacin el efecto de la enzima ribonucleasaT1 la cual dirige a la molcula en fragmentos pequeos llamados oligonucletidos. Los oligononucleotidos de la mezcla se separaron por electroforesis bidimensional para poder producir una huella en dos dimensiones. Una vez que se separaron las molculas , se estableci la secuencia nucleotidica de cada uno de los oligonucleotidosy se comparo con la secuencia de diferentes organismos. Se analizaron (rRNA 16S) de los ribosomas de cloroplastos del protista fotosinttico Euglena. Encontraron: la secuencia de rRNA del cloroplasto era muy similar a la secuencia del rRNA 16S presente en los ribosomas de las cianobacterias que su contraparte en los ribosomas citoplasmicos de los organismos eucariotas.

El origen simbitico de los cloroplastos proviene de las cianobacterias.

En 1997, Woese y George Fox publicaron un artculo notable de la evolucin molecular . Compararon la secuencia nucletidos del rRNA de una pequea subunidad que haban purificado de 13 especies diferentes de organismos procariotas y eucariotas. Woese y Fox concluyeron que los organismos metangenos no parecen estar ms vinculados con las bacterias tpicas respecto de lo que estn con el citoplasma de los eucariotas. Estos investigadores asignaron tales organismos a tres reinos diferentes que dominaron eurcariotas, eubacterias y arqueobacterias.Las arqueobacterias son un grupo de microorganismos unicelulares pertenecientes al dominio Archaea, se caracterizan por ser termfilas y halfilas. Las bacterias son microorganismos unic elulares que presentan un tamao de unos pocos micrmetros (entre 0,5 y 5 micrometros, por lo general) y diversas formas incluyendo esferas (cocos), barras (bacilos) y hlices (espirilos) se caracterizan por ser procariotas. Eukarya o Eukaryota es el dominio que incluye los organismos celulares con ncleo verdad ero a este dominio pertenecen animales, plantas, hongos y protistas.

Siguiendo la teora endosimbitica, el hospedador procariota tal vez fue una arqueobacteria mientras que los simbiontes que evolucionaron en mitocondrias y cloroplastos fueron casi seguramente eubacterias. Entre 1995 y 1997, con la secuenciacin completa de varios genomas procariticos y el del eucariote Saccharomyces cervisiae, las preguntas sobre el origen de las clulas eucariotas adquieren relevancia. Los genomas de diferentes arqueobacterias mostraron la presencia de genes de eubacteria, muchos de los genes de las arqueobacterias que codifican enzimas metablicas muestran caractersticas inconfundibles de las eubacterias. Los genomas de especies eubacterianas revelan un origen mezclado, casi siempre con una mayor proporcin genes con caratersticas de arqueobacterias.

Casi todos los investigadores argumentan que este fenmeno es el resultado de la transferencia de genes de una especie a otra (LGT, Lateral Gene Transfer). De acuerdo al rbol filogentico, los genes se heredan de un progenitor y no de un organismo prximo. Sin embargo, si las clulas pueden tomar genes de otras especies que se encuentren en su ambiente entonces dos especies que actualmente no estn relacionadas pueden tener genomas semejantes. Al comparar el genoma de dos eubacterias (Escherichia coli y Salmonella sp.), se ha encontrado que casi 20% de los genes de E. coli son genes forneos transferidos en los ltimos 100m.d.a (el tiempo cuando divirgieron estos organismos). Salmonella

Escherichia coli

Si los genomas son un mosaico de genes de diversas fuentes, cmo pueden seleccionarse a los genes que se utilizarn en el establecimiento de las relaciones filogenticas? De acuerdo a un punto de vista, los genes que participan en actividades informativas (transcripcin, traduccin, replicacin) son los mejores para determinar las relaciones filogenticas porque son menos susceptibles al LGT en comparacin con los genes que regulan actividades metablicas. Cuando se usan los genes informativos como parmetro de comparacin, las arqueobacterias y las eubacterias tienden a separarse en grupos diferentes, aunque pueden agruparse como parientes evolutivos. Estudios de genoma de levaduras muestran la presencia de genes derivados de arqueobacterias y eubacterias. Los genes informativos tienden a mostrar propiedades de arqueobacteria y los genes metablicos caractersticas de eubacteria.

Hay por lo menos dos versiones que explican el mezclado en el genoma eucaritico: Los eucariontes evolucionaron de ancestros de arqueobacterias y tomar genes de eubacterias con las que compartan el ambiente. Se basa en que algunos genes del ncleo de una clula eucarionte derivan de genes eubacterianos de posibles simbiontes que evolucionaron en mitocondria y cloroplasto. El genoma eucaritico deriv originalmente de la fusin de una arqueobacteria y una eubacteria, seguida por la combinacin de sus respectivos genomas.