Origen de las celulas eucariotas

Los pasos hipotéticos para la evolución de las células eucariotas a través de la endosimbiosis

ResumenEl origen y la complejidad celular de los eucariotas representan un importante enigma en biología. Los datos actuales apoyan la hipótesis de que una célula huésped arquea y un endosimbionte alfaproteobacteriano (mitocondrial) se fusionaron, dando lugar a la primera célula eucariota. La célula huésped está relacionada con la Lokiarchaeota, un filo arqueal con muchas características eucariotas. La aparición de la complejidad estructural que caracteriza a las células eucariotas sigue sin estar clara. Aquí describimos el superfilo ‘Asgard’, un grupo de arqueas no cultivadas que, además de Lokiarchaeota, incluye Thor-, Odin- y Heimdallarchaeota. Las arqueas de Asgard se afilian a las eucariotas en los análisis filogenómicos, y sus genomas están enriquecidos en proteínas que antes se consideraban específicas de las eucariotas. En particular, los genomas de las toraraqueas codifican varios homólogos de los componentes de la maquinaria de tráfico de membranas de los eucariotas, incluidos los dominios Sec23/24 y TRAPP. Además, identificamos proteínas de las toráceas con características similares a las proteínas de la cubierta de las eucariotas que participan en la biogénesis de las vesículas. Nuestros resultados amplían el repertorio conocido de proteínas “específicas de eucariotas” en Archaea, indicando que la célula huésped arquea ya contenía muchos componentes clave que gobiernan la complejidad celular eucariótica.

Estructura de las células eucariotas

Los eucariotas (/juːˈkærioʊts, -əts/) son organismos cuyas células tienen un núcleo encerrado dentro de una envoltura nuclear[1][2][3] Los eucariotas pertenecen al dominio Eukaryota o Eukarya; su nombre proviene del griego εὖ (eu, “bien” o “bueno”) y κάρυον (karyon, “nuez” o “núcleo”). [4] El dominio Eukaryota constituye uno de los tres dominios de la vida; las bacterias y las arqueas (los procariotas) constituyen los otros dos dominios. En la actualidad se considera que los eucariotas surgieron en las arqueas o que son hermanas de las ahora cultivadas arqueas Asgard[5][6][7][8][9] Los eucariotas representan una pequeña minoría del número de organismos;[10] sin embargo, debido a su tamaño generalmente mucho mayor, se estima que su biomasa global colectiva es aproximadamente igual a la de los procariotas. [Los eucariotas surgieron hace aproximadamente entre 2.000 y 1.700 millones de años, durante el eón Proterozoico, probablemente como fagótrofos flagelados[11].

Las células eucariotas suelen contener otros orgánulos unidos a la membrana, como las mitocondrias y el aparato de Golgi, y los cloroplastos pueden encontrarse en plantas y algas. Las células procariotas pueden contener orgánulos primitivos[12] Los eucariotas pueden ser unicelulares o multicelulares, e incluyen muchos tipos de células que forman diferentes tipos de tejidos; en comparación, los procariotas son típicamente unicelulares. Los animales, las plantas y los hongos son los eucariotas más conocidos; otros eucariotas se denominan a veces protistas[13].

Eucariota

El registro fósil y las pruebas genéticas sugieren que las células procariotas fueron los primeros organismos de la Tierra. Estas células se originaron hace aproximadamente 3.500 millones de años, es decir, unos 1.000 millones de años después de la formación de la Tierra, y fueron las únicas formas de vida en el planeta hasta que surgieron las células eucariotas hace aproximadamente 2.100 millones de años. Durante el reinado de los procariotas, evolucionaron los procariotas fotosintéticos que eran capaces de aplicar la energía de la luz solar para sintetizar materiales orgánicos (como los carbohidratos) a partir del dióxido de carbono y una fuente de electrones (como el hidrógeno, el sulfuro de hidrógeno o el agua).

La fotosíntesis que utiliza el agua como donante de electrones consume dióxido de carbono y libera oxígeno molecular (O2) como subproducto. El funcionamiento de las bacterias fotosintéticas a lo largo de millones de años saturó progresivamente el agua de la Tierra con oxígeno y luego oxigenó la atmósfera, que anteriormente contenía concentraciones mucho mayores de dióxido de carbono y mucho menores de oxígeno. Los antiguos procariotas anaeróbicos de la época no pudieron funcionar en su nuevo entorno aeróbico. Algunas especies perecieron, mientras que otras sobrevivieron en los entornos anaeróbicos que quedaban en la Tierra. Otros procariotas primitivos desarrollaron mecanismos, como la respiración aeróbica, para aprovechar la atmósfera oxigenada utilizando el oxígeno para almacenar la energía contenida en las moléculas orgánicas. La respiración aeróbica es una forma más eficiente de obtener energía de las moléculas orgánicas, lo que contribuyó al éxito de estas especies (como lo demuestra el número y la diversidad de organismos aeróbicos que viven hoy en la Tierra). La evolución de los procariotas aeróbicos fue un paso importante hacia la evolución de los primeros eucariotas, pero también tuvieron que evolucionar otros rasgos distintivos.

Célula procariota

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Genome Biol 11, 209 (2010). https://doi.org/10.1186/gb-2010-11-5-209Download citationShare this articleAnyone you share the following link with will be able to read this content:Get shareable linkSorry, a shareable link is not currently available for this article.Copy to clipboard