1.3.3. Las células eucariotas (2.000-1.500 Ma

El lento camino a la complejidad. Parece que el origen de la vida necesitaba una lista de ingredientes muy corta y parece que ocurrió tan pronto como fue posible (3.8003.500 Ma). La vida fue inevitable cuando las condiciones fueron las adecuadas. Pero después, las células simples procariotas necesitaron 2.000 Ma hasta llegar a las formas más complejas eucariotas (2.000-1.500 Ma). La diferencia en complejidad es abismal. Las bacterias son pequeñas, reducidas al mínimo en tamaño y genoma. Las células eucariotas son complejas e inmanejables, son unas 15.000 veces más grandes que las bacterias. Tienen una complejidad manifiesta en el núcleo y los orgánulos. Si bien hay algunas bacterias gigantes (Epulopiscium) que son unas 1.000 veces mayores a E. coli, tienen 200.000 copias de su genoma completo. Quizás sea mejor verlas como un consorcio de células que se han fusionado en una sola. El salto desde una bacteria o arquea a las células eucariotas es tan grande como el origen de la vida. Lo que parece una anomalía es que no existan hoy día los pasos intermedios entre las bacterias y eucariotas.

Los fósiles. Hay muchas estimaciones del origen de las células eucariotas (entre 2.300-1.700 Ma) y una larga ventana de tiempo donde los fósiles son inexistentes y los eucariotas son invisibles. /// Un estudio rellenó el vacío mediante el reloj molecular de los genes que codifican esteroles (exclusivos en eucariotas). El esterol está en la membrana celular de las eucariotas y permite que una membrana cambie de forma y pueda fagocitar. Solo las células eucariotas pueden engullir y digerir, mientras que las bacterias excretan enzimas para una digestión externa. El estudio concluyó que los organismos eucariotas tienen 2.300 Ma. /// Es lógico que el reloj molecular apunte siempre más atrás que los fósiles, ya que los fósiles se usan de ajuste del reloj (el instante más cercano). Hay fósiles de posibles algas rojas en depósitos de fosforita en la India de 1.600 Ma. Sería el último ancestro común de los eucariotas. Se encontraban en un entorno marino de aguas poco profundas, rodeados de esteras de cianobacterias. Las rocas son de carbonatos de calcio y magnesio, pero las esteras microbianas y los fósiles se conservan en fosfato de calcio. Se encontraron plaquetas regulares en cada célula, que se creen son parte de los cloroplastos. /// Un alga roja (Bangiomorpha pubescens) es la más antigua conocida con fósiles de 1.050 Ma, y según el ADN tendrían 1.250 Ma. Es la primera eucariota que podría realizar fotosíntesis (el origen de las plantas). Es un organismo multicelular de estructura filamentosa y quizás es el primero con reproducción sexual. Las algas recientes en términos evolutivos son más pequeñas y tienen una superficie menor dedicada a la fotosíntesis que las algas antiguas.

La membrana eucariota. Las células eucariotas tienen pliegues internos, incluso en el núcleo. Se plantearon dos posibles orígenes para los pliegues. Una se refiere a pliegues internos de una membrana externa (hipótesis clásica). De alguna forma el material genético quedó encerrado en una membrana interior llamada núcleo. Otra hipótesis dice que es una extrusión y que la membrana procariota es la actual membrana del núcleo. La membrana en el exterior se fusionó para formar las partes periféricas de la célula eu-

133. Las células eucariotas surgen de un proceso de endosimbiosis (3). En una célula con núcleo se incorpora la maquinaria para producir energía (mitocondrias). En una segunda endosimbiosis (5) se incorpora la maquinaria para hacer fotosíntesis (cloroplastos). La célula con los orgánulos mitocondrias y cloroplastos son las actuales células vegetales.

cariota. Como prueba se menciona que las arqueas a menudo producen protuberancias extracelulares.

La revolución energética: mitocon-

drias. Las células simples para crecer y ser más complejas, deben generar más energía en la membrana. El aumento de tamaño es más rápido en volumen que en superficie, de forma que la producción de energía será insuficiente para el crecimiento. Se requería una revolución industrial en términos de producción de energía para crecer. No basta con mutaciones para hacer el salto de procariota a eucariota. Una alternativa es crear pliegues en la membrana y aumentar la superficie. Pero, producir energía mediante la digestión de moléculas requiere reactivos (enzimas) que pueden destruir las propias células. La solución fue adoptar bacterias endosimbiontes dedicadas a producir energía, reducidas a un mínimo. Las mitocondrias antiguas tenían un genoma de unos 3.000 genes pero hoy tienen solo 40 genes. El aumento de mitocondrias aumenta el área de la membrana interna sin crear problemas adicionales. La combustión de azúcares se concentra en las mitocondrias. Hay decenas o cientos de mitocondrias en cada célula y forman una red compleja. /// Un estudio determinó que el 40 % de la energía que se libera en su interior se captura en forma de ATP (adenosín trifosfato). Pero el 60 % restante se disipa en forma de calor. En los humanos, con una temperatura corporal de 37 °C, las mitocondrias operan a mayor temperatura. Un experimento con una sonda química cuya fluorescencia es sensible a la temperatura, midió que las mitocondrias trabajan a 50°C. Siempre resta determinar el significado de “temperatura” en una escala microscópica.