Un estudio señala que el proceso de endosimbiosis por el cual unas bacterias pasaron a ser mitocondrias en la célula eucariota fue, al principio, un caso de parasitismo.
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La división más básica de la vida en la Tierra es entre procariotas y eucariotas. Los procariotas son seres unicelulares cuyas células carecen de núcleo diferenciado. Este dominio está constituido por bacterias y arqueas y fueron las primeras formas vida en este planeta. Se cree que todos los seres vivos que existen en la actualidad descienden de una forma unicelular procariota a la que se la denominado LUCA (last universal common ancesto) o último antepasado común universal. Durante miles de millones de años sólo hubo procariotas sobre la Tierra y entonces apareció la célula eucariota a lo largo de un lento proceso por la endosimbiosis seriada que terminaría hace unos 1500 millones de años.
El proceso de endosimbiosis seriada fue propuesto por Lynn Margulis en diferentes artículos a lo largo de los años sesenta y setenta del pasado siglo. Consiste en la sucesiva incorporación simbiogenética de diferentes bacterias de vida libre (procariotas) dentro de otras células hasta producir los distintos tipos de células eucariotas. Según esta teoría, hubo varias incorporaciones para los casos de las células animales y de los hongos. En la segunda incorporación se incorporó simbióticamente lo que finalmente fueron las mitocondrias y se produjo en un organismo ya nucleado, pero anaeróbico, para dar lugar a los seres aeróbicos capaces de metabolizar oxígeno. Las mitocondrias son las centrales de energía de la célula eucariota y, por tanto, básicas.
Este evento fue fundamental para la historia de la vida en la Tierra, pues sin las mitocondrias para proporcionar energía al resto de la célula no se hubiese producido la gran evolución en biodiversidad que se dio más tarde.
En el caso de las células vegetales se incorporaron también procariotas que finalmente dieron lugar a los cloroplastos. Pero esa es otra historia.
Esta teoría, que al principio no se aceptó, ha terminado siendo la mejor explicación para el origen de los eucariotas, pero todavía se trabaja en los detalles. En este caso vamos a ver un resultado reciente sobre el origen de la mitocondria.
Además la hipótesis endosimbiótica pacífica, también se ha propuesto, alternativamente, que una bacteria parásita fue la que invadió otras células y esas fueron las que, al final, terminaron siendo las mitocondrias.
Independientemente del proceso inicial, según pasó el tiempo, gran parte del genoma de esas bacterias ancestrales se fue perdiendo según los genes del núcleo celular tomaban sus funciones. Pero algunos genes todavía se conservan. Este genoma mitocondrial se hereda solamente por vía materna en los seres pluricelulares. Esta cualidad permite hacer investigación genealógica en la historia evolutiva humana, por ejemplo.
El ADN mitocondrial puede ser secuenciado y comparado con otros genomas. Es precisamente lo que han hecho unos investigadores de University of Virginia. Compararon el ADN mitocondrial con los genomas de 18 tipos distintos de bacterias que se cree que están relacionadas con las mitocondrias.
Los resultados obtenidos apoyan la teoría parasitaria. “Decimos que las teorías actuales, que sostienen que la relación entre la bacteria y la célula anfitriona fue simbiótica y mutuamente beneficiosa, son probablemente erróneas”, afirma Martin Wu.
En su lugar proponen que la relación era antagonista y que, al principio, la bacteria parasitaría la célula anfitriona. Solamente más tarde la relación fue simbiótica, cuando se cambió la dirección del transporte de ATP producido en las mitocondrias hacia la célula anfitriona. El ATP es la molécula de energía de la célula, una suerte de moneda energética.
Estos investigadores han reconstruido el genoma ancestral a partir del actual genoma de las mitocondrias y de los genomas de esas otras 18 bacterias que se cree que están emparentadas con esa bacteria ancestral. Pueden “retropredecir” que aquella bacteria ancestral realmente robaba energía en forma de ATP de la célula anfitriona al comienzo de la relación, hace 2000 millones de años. Esto es precisamente lo contrario de lo que pasó más tarde y pasa ahora.
Aunque este resultado es de ciencia básica no hay que menospreciarlo, pues tiene sus aplicaciones prácticas. Las disfunciones mitocondriales pueden contribuir a la aparición de ciertas enfermedades como el Alzheimer, Parkinson, diabetes y enfermedades ligadas al envejecimiento. En todo caso, es un resultado bello e interesante que tiene valor por sí mismo.
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Fuentes y referencias:
Artículo original [2]