Mitocondrias y cloroplastos: los orígenes

A grandes rasgos, podemos diferenciar dos tipos de células: procariotas, las menos evolucionadas, que tienen su material genético disperso por su citoplasma; y las eucariotas (del griego eu, verdadero, y karyon, núcleo), que tienen su ADN compartimentalizado dentro de un núcleo.

Dentro de las células eucariotas, tradicionalmente se diferencian dos clases: las células animales y las vegetales. Cabe destacar que no todas las células eucariotas son o animales, o vegetales. Existen más tipos celulares en los distintos reinos de seres vivos dentro del dominio eucariota, como las células de los hongos o la de los protoctistas.
En este artículo haremos únicamente referencia a las células animales y vegetales, cuyas diferencias estructurales se ven muy bien reflejadas en el siguiente esquema:

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En el centro, los orgánulos y resto de estructuras comunes a las células animales y vegetales. En la periferia, las estructuras características de cada tipo celular. Fuente: CuadroComparativo

Cada una de estas estructuras, lleva a cabo una serie de funciones indispensables para el correcto funcionamiento de la célula a nivel molecular. Pero vamos a centrarnos en dos estructuras en concreto, una de ellas, común a ambos tipos celulares; y la otra, característica de las células vegetales: las mitocondrias y los cloroplastos, respectivamente.

Las mitocondrias son aquellos orgánulos donde tiene lugar la producción de la energía que necesita la célula, en forma de moléculas de ATP (las cuales trataremos en un futuro en el blog), gracias a la oxidación de ciertas biomoléculas. Los cloroplastos por su parte, son los orgánulos que se encargan de realizar la fotosíntesis en las células vegetales.

Pero lo más interesante de estos dos orgánulos, es que ambos poseen ADN propio. Y no cualquier tipo de ADN, sino el típico bacteriano, procariota, circular de doble cadena y disperso en el interior del orgánulo (matriz en la mitocondria, estroma en el cloroplasto). Además, se reproducen por fisión binaria (no por mitosis, como las células eucariotas) y poseen ribosomas tipo bacteriano, capaces de traducir a proteínas los genes que contiene el genoma del propio orgánulo.

No todo nuestro ADN se encuentra en el núcleo de nuestras células. De hecho, algunas enfermedades, llamadas mitocondriales, se deben a mutaciones en el ADN del orgánulo, y son de herencia materna, puesto que es el óvulo el que «pone» las mitocondrias para el cigoto tras la fecundación.

¿Y no es un poco raro que tengamos ADN y ribosomas bacterianos (procariotas) en nuestras células, que son eucariotas? Bueno, pues sí y no.

La bióloga estadounidense Lynn Margulis, enunció en la segunda mitad del siglo pasado, su Teoría Endosimbiótica, ampliamente aceptada por la comunidad científica en la actualidad en cuanto a la posible explicación del origen de las mitocondrias y cloroplastos.

La teoría endosimbiótica propone que en algún punto de la evolución, una célula «engulló» a una bacteria (la futura mitocondria). Esta célula inicial sería anaerobia, es decir, no podría vivir en un medio con oxígeno y su crecimiento estaría muy limitado. La incorporación de la bacteria, permitiría a la célula metabolizar el oxígeno y dejar de considerarlo un veneno.

Posteriormente en la evolución, una de estas asociaciones entre célula y bacteria, incorporaría otra bacteria más, capaz de realizar la fotosíntesis (el futuro cloroplasto), dando lugar a las primeras células vegetales.

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Resumen de la Teoría Endosimbiótica de Lynn Margullis. Fuente: SlideShare

Estas asociaciones habrían sido tan beneficiosas para la célula inicial y la bacteria asociada, que ya no podrían separarse, estableciendo una relación de simbiosis (endosimbiosis, puesto que la bacteria se encuentra dentro de la célula). También supondría uno de los pasos de compartimentalización celular, que diferencia a las células eucariotas más evolucionadas de las procariotas.

Esta endosimbiosis, con el tiempo sería tan intrínseca, que parte del ADN bacteriano de las mitocondrias y cloroplastos, se traslocaría al genoma de la célula: muchas proteínas de estos orgánulos son actualmente codificadas por genes del núcleo celular.

Si estamos en lo correcto, estas relaciones de endosimbiosis, a lo largo de la evolución, habrían supuesto el paso de la célula procariota a la eucariota.
¿Quién iba a decir que ahora somos lo que somos gracias a las bacterias?

 

Fuente imagen encabezado: Bacterias Actuaciencia

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