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El origen biótico o biológico de los seres vivos. Cómo creemos que apareció la primera célula. Qué características tenía. Como apareció la fotosíntesis. El origen de las primeras células eucariotas . Cuando aparecen los seres pluricelulares.

El origen biótico o biológico de los seres vivos

Hoy en día se sabe que las primeras células conocidas son bacterias primitivas fósiles de hace 3500 m.a. La primera célula con núcleo no aparece hasta 2000 m.a más tarde. La gran diversidad de formas diferentes de vida llegó hace unos 500 m.a, en la explosión cámbrica.

Esto ha hecho que los científicos se pregunten como se llegó al nivel de complejidad interna de los organismos eucariotas a partir de los procariotas. La explicación más aceptada es reciente fue propuesta por Lynn Margulis en 1981: fue la teoría endosimbiótica de la evolución, la endosimbiosis es la relación de beneficio mutuo que se establece entre dos organismos, uno de los cuales vive en el interior del otro. Esta teoría explica que los antepasados de la célula eucariota que hoy conocemos, no fueron células procariotas sencillas, sino complejos simbiontes, es decir, una célula con una o más especies endosimbiontes asociadas y estos endosimbiontes que al principio tenían una función útil a su célula hospedadora se convirtieron en los orgánulos que hay en la célula eucariota.

Explicación de la teoría endosimbiótica

Esta teoría fue propuesta en 1968 por Lynn Margulis destacada biologa estadounidense, nacida el 5 de marzo de 1938.Licenciada en ciencias por la Universidad de Chicago, tiene un master de la Universidad de Wisconsin y doctora por la Universidad de California. Entre los numerosos trabajos en el campo del evolucionismo, destaca, la teoría sobre la aparición de las células eucariotas como consecuencia de la incorporación simbiótica de diversas células procariotas (endosimbiosis seriada).Es la principal fuente de la novedad biológica, pondría fin a cien años de prevalencia del neodarwinismo. Su importancia en el evolucionismo y el alcance de sus teorías están todavía por ver.

Descripción de la teoría:

Esta teoría dice que las modernas células eucariotas descienden de células a las que se fusionaron bacterias por simbiosis sucesivas, dotándolas de funciones nuevas y provechosas. Con la evolución, esa simbiosis se convirtió en una integración de un organismo en otro, como los dos siguientes casos que vemos a continuación:

Una primitiva célula eucariota con capacidad fagocitaria (una célula engloba a un cuerpo extraño para digerirlo o destruirlo) englobó a una bacteria aeróbica que permaneció en el citoplasma del huésped y allí se reprodujo libremente. La célula huésped insertó en la membrana de la bacteria un sistema para extraer la energía obtenida por esta. Así las bacterias aeróbicas se trasformaron en mitocondrias. Los protozoos, los animales y los hongos proceden de este antecesor.

Un protozoo fagocitó cianobacterias que se incorporaron como endosimbiontes al citoplasma de la célula dando lugar a los cloroplastos. Esta nueva célula fotosintética originó las algas rojas, verdes y las plantas terrestres.

Hasta aquí esta universalmente aceptado por la comunidad científica, pero Margulis ha ido mas allá y formuló su teoría de la simbiogénesis que engloba la SET y que, de momento, no está totalmente aceptada por la comunidad científica. En esta teoría, Margulis apuesta por las relaciones de simbiosis como generadores de diversidad y, por tanto, como motor de la evolución.

De esta teoría deducimos algunas evidencias:

Las mitocondrias tiene su propio ADN, en una sola molécula continua como las de las procariotas.

Muchas de las enzimas de las membranas celulares de las mitocondrias se encuentran también en las membranas de las bacterias.

Las mitocondrias solo se forman por fisión binaria a partir de otras mitocondrias.

Varias especies de Cianobacterias viven dentro de otros organismos como plantas y hongos, lo que demuestra que esta asociación no es difícil de mantener.

Evolución de la fotosíntesis

Las primeras células sobre la tierra, que aparecieron hace mas de 3.5 millones de años, no tenían ni fotosíntesis ni respiración aeróbica. Ellas adquirían moléculas orgánicas como fuentes de energía química y materiales de construcción, a partir de las aguas circundantes.

Las células liberaban energía química a partir de estas moléculas mediante la fermentación, debido a que con anterioridad a la fotosíntesis no había gas oxígeno suficiente para la respiración aeróbica.

Los primeros organismos fotosintéticos aparecieron hace cerca de 3.3 mil millones de años. Ellos cambiaron totalmente el ambiente y por tanto, el curso de la evolución. El oxígeno liberado a partir de la fotosíntesis fue en un principio tóxico para las células.

Sin embargo la mayoría de las células evolucionaron en la capacidad de usar este contaminante ambiental en la respiración en la

respiración celular. La respiración aeróbica que origina mucha más energía a partir de los azucares que la fermentación, apareció hace alrededor de 2.5mil millones de años. Hoy la mayoría de los organismos no sólo usan el gas oxógeno sino que pueden morir cuando se les priva de él.

Probablemente las primeras células eran todas heterótrofas, utilizando todas las moléculas orgánicas (incluso las de otras células) como materia prima y como fuente de energía. Así como el suministro de comida disminuía, algunas desarrollaron una nueva estratégia. En vez utilizar los cada vez menores grupos de moléculas orgánicas libres, estas moléculas adoptaron la luz solar como fuente de energía. Las estimaciones varían, pero hace unos 3.000 Ma, algo similar a la actual fotosíntesis se había desarrollado. Esto hizo que la energía solar disponible no sólo para los autotrofos sino que también para los heterótrofos que se nutrían de ellos. La fotosíntesis consume bastante CO2 y agua como materia prima y, con la energía de la luz solar, produce moléculas ricas en energía (los carbohidratos).

Además, se producía oxígeno como desecho de la fotosíntesis. Al principio se combinaba con caliza, hierro, y otros minerales. Hay una prueba sólida de esto en las capas ricas de hierro oxidado en el estrato geológico correspondiente a este periodo. Los océanos habrían cambiado el color a verde mientras el oxígeno estaba reaccionando con los minerales. Cuando cesaron las reacciones, el oxígeno podría finalmente llegar a la atmósfera. Sin embargo cada célula sólo producía una pequeña cantidad de oxígeno, el metabolismo combinado de muchas células durante un basto período transformó la atmósfera terrestre al estado actual.

Esta, entonces, es la tercera atmósfera de la Tierra. La radiación ultravioleta excitó parte del oxígeno formando ozono, el cual se fue acumulando en una capa cerca de la zona superior de la atmósfera. La capa de ozono absorbía, y absorbe aún, una cantidad significativa de la radiación ultravioleta que, antes atravesaba sin impedimentos la atmósfera. Esto permitía a colonizar las células de la superficie del océano y, en definitiva, la tierra:14 sin la capa de ozono, la radiación ultravioleta bombardeando la superficie habría causado niveles insostenibles de mutación en las células expuestas. Además de proporcionar una gran cantidad de energía disponible para vida y bloquear radiación ultravioleta, la fotosíntesis tenía otro tercer efecto, el más importante, y que tendría un impacto a escala planetaria. El oxígeno era tóxico; probablemente gran parte de la vida en la tierra murió al aumentar sus niveles (la "catástrofe del oxígeno") Las formas de vida que sobrevivieron y prosperaron, y algunos desarrollaron la capacidad de utilizar el oxígeno para mejorar su metabolismo y obtener más energía de la misma materia orgánica.

El origen de las primeras células eucariotas

El proceso evolutivo empezó hace 4.000 años. Los organismos celulares provienen de una única célula. Esta célula tomó la delantera en el proceso de división celular y evolución.

Cambió la composición de la atmósfera convirtiéndose en un lugar de vida.

Hace 1500 mil años ocurrió la transición desde las células pequeñas, las procariotas, a las células mayores y de estructura más compleja, las eucariotas. La primera célula que surgió era procariota heterótrofa .

Todo indica que las eucariotas se hayan creado a partir de las procariotas a raíz de la membrana plasmática, inducidas por proteínas contráctiles previamente aparecidas en el citoplasma.

Hay dos posibles teorías acerca del origen de las eucariotas:

Teoría endosimbionte: simbiosis entre varias células distintas.

Teoría autógena: evolución de una célula por sí misma.

Ahora se cree que plastos y mitocondria aparecieron por simbiosis de la célula eucariota.

Todas las membranas celulares son muy semejantes a la m. Plasmática (mosaico fluido), esto apoya la teoría de la invaginación. Las membranas celulares serían invaginaciones de la membrana plasmática.

Se supone que cloroplastos y mitocondrias provendrían de bacterias. SE establecieron como simbiontes en las células simbiontes hospedadoras. Esto se tornó irreversible.

Se supone que las mitocondrias provienen de bacterias por que tiene ADN propio, ribosomas, etc. características de las primeras bacterias aerobias. Con los cloroplastos ocurre lo mismo, pero serían bacterias cianofíceas en este caso.

Las mitocondrias y los cloroplastos tienen ADN circular. Poseen doble membrana, siendo la interna muy semejante en composición a las membranas bacterianas, y la externa semejante a la membrana de la célula hospedadora. Además, la simbiosis entre células procariotas y eucariotas todavía existe.

Tanto cloroplastos como mitocondrias fueron perdiendo su genoma hacia el núcleo y se hicieron dependiendo del núcleo de dicha célula. Las proteínas necesarias para estos dos orgánulos son sintetizadas por el ADN nuclear y sintetizado por los ribosomas citoplasmáticos.

Con la aparición de oxígeno en la atmósfera deben haber surgido los PEROXISOMAS, defendiendo a la célula contra la acción muy nociva de los radicales libres conteniendo oxígeno.

Además, hubo un aumento del ADN, debido a la mayor complejidad. Estaba constituido por largas hebras y fueron condensándose en cromosomas, segregados dentro del núcleo y delimitado por la membrana nuclear. Hubo también un desarrollo del citoesqueleto, con la aparición de microtúbulos, y mayor cantidad de filamentos.

Estas teorías no se pueden demostrar por que no hay células intermedias entre procariotas y eucariotas. procariotas. Probablemente, una de las dos células haya sufrido alguna evolución que hoy en día se desconoce.

A medida que la concentración de oxígeno se hizo mayor, las células eucariotas que fueron capaces de incorporar procariotas anaerobios predominaron. Esto ocurrió por dos razones:

Por que la respiración aerobia es más eficiente, por cada molécula de glucosa se obtiene más energía.

Gasta oxígeno y así disminuye los radicales libres que contiene oxígeno.

La simbiosis de procariotas aerobios dio origen a las mitocondrias. Los cloroplastos se incorporan de modo semejante por endosimbiosis de esa célula eucariota con bacterias fotosintéticas, semejantes a las cianobacterias actuales.

Aparición de seres pluricelulares

Es difícil pensar como de una organización unicelular se pudo desarrollar una organización de tipo pluricelular. No se sabe con exactitud, pero se pueden deducir algunas hipótesis lógicas:

El origen de los organismos pluricelulares se alcanzó en distintas ocasiones, probablemente bajo presiones selectivas, se trata de un origen polifilético (cuando los integrantes de un grupo taxonómico tienen antepasados diferentes). Es imposible reconstruir acontecimientos.

Pero mas o menos sucedería así:El primer paso habría sido la formación de una colonia, de células muy parecidas y especializadas que se irían agregando poco a poco y con servaban cierto grado de independencia y cada una de las cuales desarrollaban todas las funciones vitales. Según esta hipótesis, un único organismo unicelular, dividiéndose, habría originado células hijas que no se habrian separado posteriormente. Dicho fenómeno, al repetirse durante algunos ciclos reprodructivos, habría tenido como resultado la formación de una colonia compuesta por un cierto número de células hermanas unidas espacialmente, pero no funcionalmente, posteriormente algunas células se habrían especializado para hacer funciones particulares.