El Origen y evolución de los organelos celulares. by Norma Rendón

Universidad Nacional Autónoma de México Escuela Nacional Preparatoria Plantel N°9 “Pedro de Alba” Creadores

Grupo: 622 Fecha de Publicación: 26 de enero de 2021

ÍNDICE Introducción

Planteamiento del problema

Marco teórico y conceptual

Antecedentes

Bases teóricas

Hipótesis

Desarrollo

Moho de agua que afectó a Irlanda en 1800

Moho de lima: Preguntas

Conclusión

¿Qué tuvieron que desarrollar las células para hacer más eficiente el aprovechamiento de la materia y energía? INTRODUCCIÓN

Los protistas son organismos eucariontes que no pueden clasificarse dentro de los reinos Animalia, Plantae o Fungi. La mayor parte de los linajes de este tipo de organismos son especies unicelulares, no obstante, existen protistas que forman colonias y varios grupos han evolucionado como multicelulares. Algunos protistas son heterótrofos, se alimentan de materia orgánica en descomposición, depredan a organismos más pequeños como bacterias, o se hospedan en organismos de mayor tamaño, incluidos los humanos. Asimismo, hay protistas autótrofos que poseen características vegetales y por lo tanto producen su propio alimento al llevar a cabo la fotosíntesis. Pocos son los protistas llamados “mixótrofos” los que cambian de modo nutricional según el entorno, así como las condiciones de éste. Los protistas con características vegetales son conocidos como algas, sin embargo, a diferencia de las plantas, no tienen hojas, tallos ni raíces. Al igual que las especies pertenecientes al reino plantae, realizan el proceso conocido como fotosíntesis produciendo, por medio de dióxido de carbono, agua y energía de la radiación solar, la glucosa necesaria para su alimentación.

S. (2020, 19 julio). Reino Protista. Concepto.

Imagen 1.1. Protistas

https://concepto.de/reino-protista/

Las algas viven en ecosistemas acuáticos como lagos y océanos, y son parte fundamental de los ecosistemas al representar la base de cadenas tróficas marinas, así como producir oxígeno para los organismos que necesitan de él. Las algas se clasifican en función del número de sus células, es decir, si se trata de organismo unicelulares o pluricelulares. Las multicelulares generalmente están clasificadas en tres grupos: Chlorophyta (algas verdes), Phaeophyta (algas pardas) y Rhodophyta (algas rojas). Las unicelulares, llamadas generalmente microalgas, son Chrysophyta, Diatomeas y Dinoflagelados. El presente proyecto tratará a una especie particular, Ulva lactuca, de la división Chloropyhta, abordando sus características particulares así como la evolución de sus organelos celulares.

1.2. Ejemplo de alga verde (Ulva lactuca) Lifeder. (s. f.). Algas verdes: características, hábitat, tipos y propiedades [Fotografía]. Lifeder.com. https://www.lifeder.com/algas-verdes/

1.3. Ejemplo de alga roja (Caloca) Algas rojas, caloca. (s. f.). [Fotografía]. Krissia. https://www.krissia.es/blog/5-propiedades-de-las-algas-rojas/

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Los

protistas, cuyo reino fue establecido

como unidad en 1993, se originaron en el periodo Precámbrico –según evidencias paleontológicas- por lo que a través de largos periodos de evolución algunos lograron adaptaciones a diversos medios mientras que otros no alcanzaron una amplitud ecológica. Actualmente se clasifican en tres grupos que a su vez contienen vasta división: los protozoos, los mixomicetos y ficomicetos, y las algas; éstas últimas siendo el objeto de esta investigación.

Objetivo Describir el proceso evolutivo del protista con características vegetales, Ulva lactuca, a través de la evolución de sus organelos celulares

Interrogantes ¿Qué tipo de protista es la ulva lactuca.? ¿Cuál es el origen y cómo se llevó a cabo la evolución de la misma?

1.4. Ejemplo de alga unicelular (Musgo) Musgo en el Jardín. (2018, 8 agosto). [Fotografía]. Lasplagas.org. https://www.lasplagas.org/como-eliminar-musgo-jardin /

Justificación

Partiendo del hecho de que se considera a los protistas los organismos eucariotas más antiguos del planeta, y se cree, han evolucionado a partir de células procariotas es preciso identificar las particularidades que los diferencian y manifiestan el proceso evolutivo que ha tenido el grupo eucariota, específicamente algas (protistas), apoyado por conclusiones de estudios de biología molecular que evidencian diferencias génicas entre los dos grupos celulares.

MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL Antecedentes Ulva lactuca es un alga verde, presente en México (Riosmena-Rodriguez, 2007; Bastida-Zavala et al., 2013), puede habitar rocas u otras algas, en ocasiones flota sobre lodos de lagunas, crece en lugares expuestos al oleaje moderado, desde la zona intermareal hasta el infralitoral, se encuentra comúnmente en zonas contaminadas por materia orgánica. En México se distribuye desde el Golfo de California hasta Nayarit (Riosmena-Rodriguez, 2007). Tolera una amplia gama de salinidad y crece bien adherido a cualquier sustrato sólido (Orduña-Rojas & Longoria-Espinoza, 2006).

DESARROLLO Descripción de la especie

1.5. Zonas donde se encuentra a Ulva lactuca

Bases teóricas La teoría más aceptada para la evolución de las células eucariotas (tipo de organismos que son las algas), es la Teoría de endosimbiosis, que declara que los cloroplastos y mitocondria modernos, son descendientes de organismos bacterianos remotos que empezaron a vivir en células procariotas hace millones de años (Sagan, 1967). Propone que cuando no había oxígeno en la atmósfera los únicos organismos en la Tierra eran procariotas de una sola célula, y un grupo de ellas las “cianobacterias” evolucionaron la capacidad de capturar energía solar para hacer moléculas orgánicas, al liberar el oxígeno, que era tóxico para la mayoría de las procariotas, hubo diversas extinciones, mientras que otras procariotas se adaptaron al oxígeno tolerándolo y más tarde utilizándolo en su metabolismo.

Ulva lactuca presenta un talo laminar, foliáceo, lobulado, formado por dos capas de células, fijado al sustrato por rizoides que crecen como expansiones de las células basales del talo. Puede llegar a medir 1 m de longitud, de contorno más o menos redondeado, a veces dividido [...] Color verde oscuro. Al microscopio se puede observar cómo sus células se disponen en líneas ligeramente curvas, todas con un pirenoide generalmente, y que las células más superiores que emiten rizoides son del mismo tamaño que las que no los emiten. (Menéndez-Valderrey, 2004). 1.7. Ulva lactuca bajo el microscopio ohscience. (2013). Ulva Lactuca [Fotografía]. Parametric World. https://parametricworld.tumblr.com/post/19 680414834/ohscience-a-photo-taken-of-th e-cells-of-ulva

Hipótesis La Ulva Lactuca, protista que posee características vegetales, evolucionó a partir de células procariotas en un proceso de endosimbiosis, del cual desarrolló cloroplastos que le permiten como organismo autótrofo obtener alimento y energía. 1.6. Partes de Ulva lactuca Sea-Lettuce - Ulva lactuca. (s. f.). [Ilustración]. Cronodon. https://cronodon.com/BioTech/Algal_Bodies.html

Reproducción La reproducción vegetativa se produce por fragmentación o por la regeneración del talo a partir de células basales o discos de fijación. (Menéndez-Valderrey, 2004).

Hábitat y ecología Las especies de Ulva aparecen en todos los océanos y estuarios del planeta. (Menéndez-Valderrey, 2004).

Distribución original Probablemente nativa de Suecia y del norte de Europa, (Riosmena-Rodriguez, 2007) presente en casi todos los mares, se puede encontrar en la zona intermareal y en estuarios (Menéndez-Valderrey, 2004).

Usos de la ulva lactuca El extracto acuoso de Ulva lactuca tiene un uso potencial en alimentación y es una especie contemplada dentro del catálogo INCI de ingredientes cosméticos, con la característica de acondicionador y protector de la piel. Es una variedad de alga verde muy frecuente en las costas de Galicia, que destaca por su contenido en vitaminas y oligoelementos, siendo sus extractos acuosos una fuente de hierro, vitamina C y yodo. (Celtalga, s.f.) En segundo lugar, podemos decir que la ulva lactuca o lechuga de mar se puede utilizar como biofertilizante, aplicado específicamente en el los cultivos de papas.

Taxonomía Reino

Protista

División

Chlorophyta

Clase

Ulvophyceae

Orden

Ulvales

Familia

Ulvaceae

Género

Ulva

Especie

Ulva lactuca

Evolución en las algas Las tendencias evolutivas principales han sido las siguientes: Ámbito vegetativo: Flagelados monadales -> (filamentos, cladomas) parenquimáticos.

pluricelulares -> talos

Ámbito reproductivo: Reproducción: oogamia.

isogamia

anisogamia

Gametangios: gametangios unicelulares -> gametangios pluricelulares -> gametangios con envuelta protectora. Ciclo biológico: haplobióntico (monogenético) haploide -> haplobióntico (monogenético) diploide. Ciclo biológico: haplobióntico (monogenético) -> diplobióntico (digenético). Formas monadales que existen en todos los grupos excepto en rodofitas. Formas pluricelulares complejas que aparecen en clorofitas, rodofitas y feofitas, de forma polifilética.

Extractos de algas. (s. f.). [Fotografía]. Verumnatura. https://verumnatura.com/blog/las-algas-en-cosmetica/

¿Qué tuvieron que desarrollar las células para hacer más eficiente el aprovechamiento de la materia y energía? ¿Que es la Evolución? La evolución es el proceso mediante el cual los organismos cambian con el tiempo. Las mutaciones producen variación genética en las poblaciones y el medio ambiente interactúa con dichas variaciones seleccionando a aquellos individuos que mejor se adapten a su entorno. Los individuos mejor adaptados tienen mayor descendencia que los individuos peor adaptados. A través de un periodo largo, una especie puede evolucionar en muchas otras. Ahora que recordamos lo que es la evolución, se mostrará cómo es que algunos organelos tuvieron que evolucionar para adaptarse a las condiciones en donde vivían los organismos y para esto, citaremos a la Teoría Endosimbiótica, que nos explica que a partir de una célula procariota, surgieron muchos cambios y estos cambios los podemos observar directamente en algunas algas como Ulva Lactuca, que al tener células vegetales, “sufrió” estas transiciones. Según la teoría endosimbiótica, las primeras células eucariotas evolucionaron a partir de una relación simbiótica entre dos o más células procariotas. Las células procariotas más pequeñas fueron engullidas (o invadidas) por células procariotas más grandes. Las células pequeñas (que ahora reciben el nombre de endosimbiontes ) se beneficiaron de la relación al obtener un hogar seguro y nutrientes. Las células más grandes (que ahora reciben el nombre de anfitrionas ) se beneficiaron al obtener algunas de las moléculas orgánicas o energía liberada por los endosimbiontes. Los endosimbiontes evolucionaron a ser organelos de las células anfitrionas.

¿Y que tiene que ver todo esto? Como resultado de la relación simbiótica, hubieron cambios que beneficiaron a la evolución de algunas algas. Un ejemplo de estos cambios son los Cloroplastos y la Mitocondria. En el caso de la mitocondria, que parece ser descendiente de un bacteria que fue engullida por otra célula aeróbica, la cual utilizaba oxígeno para proporcionar energía, le confirió una nueva característica que le permitió colonizar nuevos medios quedándose como huésped permanente. Con el tiempo estas procariotas aerobias perdieron su independencia al transferir parte de su genoma y paulatinamente el endosimbionte terminó convirtiéndose en la dichosa Mitocondria. Un hecho que apoya esta explicación es la similitud entre los procesos de reproducción de las bacterias y la mitocondria que se dividen en mitades, también se sabe que cada mitocondria tiene su propio genoma de ADN, tal como las bacterias. En cierta parte de la endosimbiosis, estas células procariotas debieron englobar bacterias fotosintéticas, estas células debieron acabar dependiendo de la célula hospedadora (la procariota) y de esta manera, daría parte a los Cloroplastos.

Células vegetales observadas al MEB 270x

F.K. (2000, agosto). Phytophthora infesrans [Fotografía]. Wikipedia. https://es.wikipedia.org/wiki/Phytophthora_infestans#/media/Archivo:U nidentified_disease_on_potato_leaf.jpg

ORGANELOS Y SU IMPORTANCIA EN LAS ALGAS Los organelos son de vital importancia, y como se vió anteriormente a través del análisis de la Teoría de endosimbiosis se podría explicar la aparición de organelos que equiparon a la célula para llevarla a un punto en el que su capacidad para llevar a cabo funciones más avanzadas la condujera a una mejor adaptación. La vacuola central es el organelo más prominente dentro de la célula vegetal. Está conformado por una membrana simple, llamado tonoplasto, donde se almacena el agua y las sales minerales. En las células vegetales de las semillas, la vacuola central acumula proteína y nutrientes que serán usados en el proceso de germinación. La mitocondria es el organelo donde se metabolizan los carbohidratos para producir energía en forma de ATP. Esta conformada por: ● ● ● ●

La membrana interna: que se pliega para formar las crestas mitocondriales. La membrana externa: que la da forma y rigidez a la mitocondria. La matriz mitocondrial: es el espacio dentro de la membrana interna. El espacio intermembranoso: que separa a las dos membranas.

Los ribosomas son los responsables por la síntesis de proteínas. Se forman en el nucléolo, dentro del núcleo, y están constituidos por ARN y proteínas. En comparación con las células animales, las células vegetales poseen pocos ribosomas, a excepción de las células de semillas ricas en proteínas, como las leguminosas. Los plástidos son un grupo diverso de organelos específicos de plantas y algas. Como en la mitocondria, presentan dos membranas (interna y externa), ADN y ribosomas. Los plástidos pueden ser: ● ●

Cloroplastos: llevan a cabo la fotosíntesis. Amiloplastos: almacenan los almidones.

● ● ●

●

Cromoplastos: contienen lípidos que le dan color a frutas y flores. Leucoplastos: sintetizan lípidos y otros materiales y son incoloros. Proplástidos: son plástidos pequeños que aún no cumplen una función específica. Etioplastos: son plástidos transitorios entre los proplástidos y los cloroplastos; aparecen cuando los tejidos crecen sin luz.

Algunos organelos son llamados microcuerpos, de los cuales se conocen dos clases: ● ●

peroxisomas y glioxisomas.

Ambos se encargan de mantener a raya reacciones tóxicas dentro de la célula, que involucran la acción del peróxido de hidrógeno H2O2. Las células tuvieron que desarrollar estos, y muchos otros organelos, para adaptarse a las condiciones de las regiones que tomaron como hábitats, en esta adaptación que resultó en selección natural ya que los organismos más aptos fueron los que avanzaron, tuvieron que adquirir la capacidad para ciertas actividades que incluían recursos en forma de materia y energía, sean sustratos y luz solar en el caso de las algas, que poseen cloroplastos desarrollados por las células eucariotas a partir, muy probablemente de bacterias fagocitadas. Básicamente aprovechan los nutrientes que el suelo ofrece para su crecimiento y la energía solar, dióxido de carbono y agua para realizar la fotosíntesis con lo que producen azúcar (glucosa) y se mantienen con vida.

La Gran Hambruna Irlandesa, en inglés Great Famine o An Gorta Mór en irlandés fue una crisis entre los años 1845 y 1849 conocida fuera de Irlanda como la hambruna de la patata, debido a la escasez de este alimento, un millón de personas perdieron la vida y otro se vio forzada a dejar su país. En el momento de la crisis (siglo XIX) Irlanda se encontraba bajo el control de Inglaterra desde el siglo XII por lo que ciudadanos ingleses eran enviados a territorio irlandés para que colonizaran el área además de despojar a los nativos de sus tierras para entregarlas a ingleses y a algunos presbiterianos escoceses como sucedió en el siglo XVII por órdenes de Oliver Cromwell. En los terrenos, de dueños ingleses, se cultivaba trigo principalmente, el cual era exportado a Inglaterra mientras a los irlandeses podían abastecerse únicamente de patatas y leche para alimentarse. En 1845 en los cultivos de papas una plaga provocada por el hongo tizón tardío (Phytophthora infestans) acabó con el tubérculo rápidamente y como los irlandeses no tenían acceso a otro alimento morían de hambre mientras Inglaterra envió 200,000 soldados para mantener el control y evitar el levantamiento de la población, muchos irlandeses emigraron hacia Estados Unidos. El protista Phytophthora infestans es conocido por ser el agente que causa el tizón tardío o mildew, generalmente se hospeda en la papa, tomate, y pepino dulce.

Phytophthora infestans. Chañag, H., Álvarez, S., Lagos, L. & Bubano-David, D. (2018). “Sensibilidad de aislamientos de Phytophthora infestans procedentes de Solanum tuberosum a tres fungicidas sistémicos”. Recuperado el 25 de enero de 2021, de https://revistas.uptc.edu.co/index.php/ciencias_horticolas/article/view/ 7859.

Sintomatología: La P. infestans se caracteriza por manchas oscuras que inician en el borde o ápice de los folíolos, si las condiciones ambientales favorecen el desarrollo de la enfermedad puede haber micelio y zoosporangios del patógeno constituyendo una “felpilla” blanco/gris. Las manchas progresan rápidamente afectando a pecíolos y produciendo defoliación (hojas inferiores). En el tallo al confluir las machas se vuelve ennegrecido y adquiere una consistencia vítrea por lo que se quiebra con facilidad. El patógeno puede infectar a los tubérculos a través de yemas, lenticelas, heridas o penetrando la cutícula a través de apresorios, en este último caso, las zoosporas se enquistan y forman tubos germinativos que luego se convierten en apresorios, permitiendo infección directa por penetración de las células epidérmicas o de los estomas. La corteza del tubérculo toma parcial o totalmente una coloración castaño azulado.

Posteriormente la infección se interna en el parénquima amiláceo, que toma un color castaño muy característico de donde surge la denominación “papa chocolate”. El proceso de putrefacción del tubérculo pasa de ser seco a húmedo si se dan las condiciones (por acción de agentes secundarios especialmente bacterias).

Reproducción: Reproducción sexual: necesita la presencia de dos tipos de apareamiento (A1 y A2), de los cuales uno actúa como gameto femenino y otro masculino, resultando en oosporas (estructuras que le permiten sobrevivir en condiciones desfavorables y tener genotipos resistentes y agresivos). Cada tipo de apareamiento se considera bisexual porque puede producir oogonios y anteridios a partir de la diferenciación de su micelio vegetativo, se consideran grupos de compatibilidad ya que el anteridio u oogonio puede aparearse con el oogonio o anteridio (del tipo opuesto).

Reproducción asexual: los ambientes fríos y húmedos favorecen al patógeno, la temperatura óptima para la formación de esporas va de 12 a 18°C en ambientes de agua casi o completamente saturada, y de 15°C para la formación de zoosporas, éstas últimas se enquistan en las superficies sólidas, toman forma redonda, forman pared celular, y desarrollan un tubo germinativo para penetrar la hoja por los estomas y que la hifa entre en la cutícula. El ciclo de vida asexual de P. infestans puede completarse en condiciones favorables en menos de 4 días. Es un parásito microscópico del linaje Oomycota, según su morfología se pensaba que éstos eran hongos por los que se les nombró de tal manera. Los Oomycyota se distinguen de los hongos a nivel molecular, son principalmente acuáticos, tienen celulosa en lugar de quitina como el carbohidrato principal de su pared celular y tienen gametos con flagelos. Las similitudes morfológicas entre los Oomycota y hongos se deben a una evolución convergente, en ambos casos se alimentan de sus hospedantes al absorber sus nutrientes.

Reproducción sexual y asexual de Phytophthora infestans. Equipo editorial INTAGRI. (2018). “Phytophthora infestans, un Hongo Devastador para las Hortalizas”. Recuperado el 25 de enero de 2021, de https://www.intagri.com/articulos/fitosanidad/phyt ophthora-infestans-un-hongo-devastador-para-la s-hortalizas.

-¿Por qué los mohos de lima no se clasifican como hongos? Debido a que los esporangios que se forman directamente de los protoplastos en estos mohos de limo no brotan de las hifas, cosa que en los hongos es un caso contrario. Por esta característica, los mohos de limo pertenecen al reino protista.

inteligencia no es su composición física, sino su capacidad intelectual. Cuando a esta especie en particular la expones a un ambiente en particular que sea dañino, va a intentar quitarse de encima a esta. Y cuando finalmente se la quita de encima y una sustancia así se le vuelve a acercar, esta se aleja antes de que la sustancia llegue a volver a dañarla. Y si lo vemos en otro ámbito, los humanos hacemos exactamente lo mismo.

-¿Qué comen y cómo consiguen su energía los mohos de lima plasmodial? Los mohos de lima plasmodial se alimentan principalmente de bacterias. Estos organismos fagocitan su comida por medio de pseudo-pies ( por eso se llaman pseudópodos); así el plasmodio ingiere su comida y luego la digieren. -¿Qué diferencia existe en el núcleo de la célula individual de moho de limo plasmodial? En esta especia en particular, surge una considerable baja de núcleos celulares. Suelen ser uninucleícas a diferencia de las demás especies de la rama familiar. -¿Crees que este comportamiento representa la inteligencia? En este debate tan abierto, la gente dice que no son inteligentes, que porque no tienen cerebro o sistema nervioso, últimos estudios han demostrado lo contrario debido a que ellos recuerdan, pero también aprenden. ¿Realmente a esto se le considera un comportamiento inteligente? Efectivamente, aunque sean seres tan primitivos, a un ser vivo lo que le da la

Conclusión Podemos concluir que la célula tuvo que evolucionar y dejar ese estado primitivo como procariota, para desarrollarse hasta lo que conocemos como las Eucariotas, formando de esa manera orgánulos que permitieran realizar dichas tareas de suma importancia. La célula que se dio al final que fue la vegetal dio pauta a la formación de los seres vegetales como las algas, que fueron y siguen siendo de gran importancia para otros seres vivos, tanto vegetales como animales.

Referencia de imágenes Algas rojas, caloca. (s. f.). [Fotografía]. Krissia. https://www.krissia.es/blog/5-propi edades-de-las-algas-rojas/ Extractos de algas. (s. f.). [Fotografía]. Verumnatura. https://verumnatura.com/blog/las-a lgas-en-cosmetica/ F.K. (2000, agosto). Phytophthora infesrans [Fotografía]. Wikipedia. https://es.wikipedia.org/wiki/Phytop hthora_infestans#/media/Archivo: Unidentified_disease_on_potato_l eaf.jpg Lifeder. (s. f.). Algas verdes: características, hábitat, tipos y propiedades [Fotografía]. Lifeder.com. https://www.lifeder.com/algas-verd es/

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