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martes, 9 de julio de 2013

Notas cortas: Invasión bacteriana

Todos los seres vivos de la tierra estamos constituidos de células, seamos multicelulares o unicelulares. Básicamente existen dos tipos de células, las que no tienen núcleos membranosos (procariontes) y aquellas que tienen núcleos y otros orgánulos membranosos (eucariontes). La evidencia del análisis de ADN y el registro fósil indican que las células procariontes surgieron antes que las eucariontes y que estas últimas son en realidad descendientes de las primeras.

Esquemas de una célula procarionte (arriba) y una célula eucarionte (abajo). Note que las células procariontes carecen de un núcleo y orgánulos membranosos. Arte de Gunilla Elam.

Sin embargo, las células eucariontes además de tener orgánulos membranosos, poseen entidades que se reproducen independientemente de la célula, tienen metabolismos y genomas propios. Estas entidades son los cloroplastos y las mitocondrias. Los cloroplastos permiten que las plantas y otros organismos eucariontes "plantoides" como las microalgas puedan llevar a cabo la fotosíntesis. Y las mitocondrias son los orgánulos presentes en casi todos los eucariontes que se encargan de suministrar la mayor parte de la energía a la célula. En 1980 la bióloga Lynn Margulis y otros científicos retomaron una antigua idea y se enfocaron en recopilar evidencias para conformar la teoría endosimbiótica, misma que indica que en realidad mitocondrias y cloroplastos son bacterias que ingresaron a una antigua célula eucarionte y nunca se fueron.

Imágenes coloreadas y tomadas con microscopio electrónico de barrido de una mitocondria (izquierda) y un cloroplasto (derecha). Mitocondria por los profesores T. Motta y T. Naguro, cloroplasto por el Dr. David Furness.

Pero ¿cuándo tomó lugar esta simbiosis? Los cálculos con datos moleculares siempre fueron difíciles y algo contradictorios, además de que desgraciadamente el registro fósil no podía ayudar en mucho (pues no se conocen orgánulos celulares fosilizados). Un nuevo estudio pone fechas bastante confiables a la endosimbiosis, ente un 14 y un 26 % más que los estimados anteriores. El estudio concluye que los plástidos primarios (entre los que se encuentran los cloroplastos) ingresaron a las células hace aproximadamente 900 Ma; mientras que las mitocondrias ingresaron mucho antes, hace 1,200 Ma. Estas fechas coinciden con la aparición de microfósiles en forma de alga y los más antiguos fósiles conocidos de supuestos eucariontes.

Algunos fósiles identificados como de Eucariontes del Mesoproterozoico (ca. 1,200 Ma), tiempo en el que ingresaron las mitocondrias a las células eucariontes.

Con estos nuevos datos, sabemos que nuestras proteobacterias simbiontes habitan en los cuerpos de sus hospederos desde antes que siguiera surgiera algo con más de una célula en sus cuerpos. Pero surge la duda: si los cloroplastos sólo llevan 900 Ma con sus hospederos, ¿que son esos fósiles con forma de alga de hace más de 1,000 Ma? La duda es intrigante.

FUENTE:
Shih, P. M., & Matzke, N. J. (2013). Primary endosymbiosis events date to the later Proterozoic with cross-calibrated phylogenetic dating of duplicated ATPase proteins. Proceedings of the National Academy of Sciences.

4 comentarios:

  1. Soberbio Roberto.
    Por mi trabajo actualmente estoy con extremófilos, arqueobacterias, extremoenzimas, etc. y el concepto de la endosimbiosis (simbiogénesis) impregna nuestro equipo.

    Fco. Javier

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    1. Muchísimas gracias.

      La inspiración para estos parte de mi pareja, una microbióloga en formación que también trabaja con extremófilos. :D

      Si gustas, en este link hay más temas de "bacterias" en el blog.

      http://palaeos-blog.blogspot.mx/search/label/bacterias

      SALUDOS

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  2. Gracias Roberto.
    He estado viendo el blog (e incluso te he preguntado por Paleodictyon).
    Ya te he comentado que por mi trabajo, estamos en contacto con algunos conocimientos "frontera" lo cual es una razón para ser extremadamente cuidadoso y crítico con las ideas, no darles más valor que el de "buenas aproximaciones" (o apuestas cognitivas) y tratar de idear una forma de cómo obtener evidencias (inventar cómo debería ser el experimento).
    De hecho, nuestro trabajo ¡se basa mas en preguntas que en respuestas!

    Algunas peticiones:

    Estaría muy bien poder conocer un punto de vista paleontológico sobre el alcance e importancia de la transferencia genética horizontal (mediante virus) y/o la importancia de su rol en la adaptación de algunas especies, además de que puede ser necesario recomendar ser cuidadosos (y críticos) a la hora de abordar o leer sobre estos temas.

    Hay casos de transferencia de bacterias a hongos. En elclado de los Gnatostomados, por ejemplo, tenemos los retrovirus endógenos, elementos virales que derivan de los retrovirus (que son muy abundantes en su genoma) ¿pueden desempeñar un papel activo en la formación y evolución del genoma?

    En mi trabajo (que por su caracter creativo suele tener objetivos "borrosos") nos preguntamos (de partida), por ejemplo, si alguna molécula puede (o podría) ser una "exaptación molecular" que, por ejemplo, pudiera servir de base para un nuevo fármaco. La pléyade de ideas que surgen en estas discusiones (donde, repito son "especulaciones educadas") llevan a ramificaciones insospechadas.

    El material amiloide (que se genera en algunas enfermedades neurodegenerativas) también existe en hongos y arqueas y en ellas cumple una función estructural no perjudicial.
    ¿Hay casos de material amiloide fosil?

    Y otra, cuando buenamente puedas (y si te parece adecuado) podrías hablar sobre Prototaxites y otros hongos fósiles?

    Muchísimas gracias de antemano.
    Sé que hago un montón de peticiones (y puede que decidas no responder a ninguna y estás en tu derecho) pero creo que es interesante (y necesario) evidenciar y aprender las conexiones de la paleontología.

    ¡Gracias!
    Fco. Javier

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    Respuestas
    1. Hola Francisco.

      Efectivamente, dejas mucha tarea jejeje. Me parecen interesantes los puntos que tocas, trataré de vincularlos con paleontología, aunque quizá tarde un poco. Pero no te preocupes, también encuentro sensual la idea de que la paleontología sea más que un libro de "estampitas" para llenar, que no tenga relación alguna con la neontología.

      SALUDOS

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