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Endosimbiosis serial

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Teoría formulada por Lynn Margulis en 1967 que describe el origen simbiogenético de las células eucariotas. Es conocida por el acrónimo SET (Serial Endosynbiosis Theory).

Esta teoría, hoy (2005), es mayoritariamente aceptada y se considera probada en sus tres cuartas partes (la incorporación de tres de los cuatro endosimbiontes descritos por Margulis).

La teoría

La SET describe el paso de las celulas procariotas (celulas bacterianas, no nucleadas) a las células eucariotas (células nucleadas constituyentes de los procariontes y componentes de todos los pluricelulares) mediante incorporaciones simbiogenéticas

Margulis describe este paso en una serie de tres incorporaciones mediante las cuales, por la unión simbiogenética de bacterias, se originaron las células que conforman a los individuos de los otro cuatro reinos (protistas, animales, hongos y plantas).

Hace 2.000 millones de años [1] la vida la componían multitud de microbios [2] diferentes, adaptados a los diferentes medios. Margulis destacó también la que debió ser una alta capacidad de adaptación de estas bacterias al cambiante e inestable ambiente de la Tierra en aquella época. Hoy se conocen más de veinte diferentes metabolismos usados por las bacterias frente al único usado por los pluricelulares: el aeróbico (que usan el oxígeno como fuente de energía. Las plantas utilizan dos: aeróbico y fotosíntesis). Para Margulis, tal variedad revela las dificultades a las que las bacterias se tuvieron que enfrentar y su capacidad para aportar soluciones a esas dificultades.

Primera incorporación simbiogenética

Una bacteria consumidora de azufre, que utilizaba el azufre y el calor como fuente de energía (arqueobacteria fermentadora o termoacidófila), se fusionó con una bacteria nadadora (espiroquetas) pasando a formar un nuevo organismo sumando sus características iniciales de forma sinérgica (en la que el resultado de la incorporación de dos o más unidades adquiere mayor valor que la suma de sus componentes). El resultado fue el primer procarionte (unicelular eucariota) y ancestro único de todos los pluricelulares. El núcleocitoplasma de la células de animales, plantas y hongos sería el resultado de la unión de estas dos bacterias.

A las características iniciales de ambas células se le sumó una nueva morfología más compleja con una nueva y llamativa resistencia al intercambio genético horizontal. El ADN quedó confinado en un núcleo interno separado del resto de la célula por una membrana.

Segunda incorporación simbiogenética

Este nuevo organismo todavía era anaeróbico, incapaz de metabolizar el oxígeno, este oxígeno suponía un veneno para él, por lo que viviría en medios donde este oxigeno cada vez más presente fuese escaso. En este punto, una nueva incorporación dotaría a este primigenio procarionte de la capacidad para metabolizar oxigeno. Este nuevo endosombionte, originariamente bacteria respiradora de oxigeno de vida libre, se convertiría en las actuales mitocrondias presentes en las células eucariotas de los pluricelulares, posibilitando su éxito en un medio rico en oxígeno como ha llegado a convertirse el planeta Tierra. Los animales y hongos somos el resultado de esta segunda incorporación.

Tercera incorporación simbiogenética

Esta tercera incorporación originó el reino vegetal, las recientemente adquiridas bacterias respiradoras de oxigeno fagocitarían bacterias fotosintéticas y algunas de ellas, haciéndose resistentes, pasarían a formar parte del organismo, originando a su vez un nuevo organismo capaz de sintetizar la energía procedente del Sol. El éxito de estos nuevos organismos pluricelulares, las plantas, contribuyó y contribuye al éxito de animales y hongos.

En la actualidad permanecen las bacterias descendientes de aquellas que debieron, por incorporación, originar las células eucariotas, así como aquellos protistas que no participaron en alguna de las sucesivas incorporaciones.

Antecedentes del origen simbiogenético de las eucariotas

En 1893, el biólogo alemán A. Schimper propuso que la capacidad fotosintética de las células vegetales podía proceder de cianobacterias aun presentes en la naturaleza y con iguales capacidades.

A principios del siglo XX Ivan Wallin (anatomista estadounidense) llegó a la misma conclusión y en 1910 Kostantin S. Mereschovky presentó la hipótesis según la cual el origen de las células eucariotas se encontraba en la fusión de varias diferentes bacterias.

En 1918 el biólogo francés Paul Portier llegaría a la conclusión de que las mitocondrias de las eucariotas habrían sido en su día bacterias de vida libre, ahora confinadas en el interior de estas eucariotas; Willin llegaría en 1925 a la misma conclusión.

Estos trabajos, minusvalorados en su tiempo, permanecieron olvidados hasta que Margulis, apoyándose en ellos, y poniendo énfasis en las capacidades de las bacterias y la potencialidad de la simbiosis, formulara en 1967 la SET.

Presentación y alcance de la teoría

Margulis presentó en 1967 su teoría sobre el origen de las células eucariotas mediante un artículo en la revista Journal of Theoretical Biology: «Origin of Mitosing Cells»;. Antes, diferentes trabajos sobre esa misma teoría le habían sido rechazados en quince ocasiones y fue la directa intervención de su editor James F. DaNelly lo que posibilitase al fin su publicación. Max Taylor, especializado en protista, profesor de la Universidad de British Columbia, la bautizó con el acrónimo SET por el que hoy es conocida.

Margulis también tuvo problemas para publicar un segundo texto más extenso ya en forma de libro: Origin of Eukaryotic Cells;, que finalmente publicara Yale University Press en 1970 .

Margulis apoyó su teoría en numerosos datos sobre bioquímica y morfología (investigaciones propias y de otros científicos) así como en datos paleontológicos y presentó un proceso coherente valiéndose de los descendientes (aun entre nosotros) de aquellas bacterias que plausiblemente lo protagonizaron.

En el momento en que Margulis presenta su teoría para el evolucionismo únicamente existen animales y plantas, las bacterias únicamente son del interés de una rama de la medicina: la bacteriología médica; y algunos protozoos y hongos son incluso clasificados por diversos botánicos como plantas. En este contexto, su trabajo es rechazado por la ortodoxia del evolucionismo; el paso de procariotas a eurocariotas no entrañaba ningún problema especial de comprensión para el neodarwinismo: "lo mismo que una especie puede aumentar paulatinamente de tamaño, aumentar su complejidad y adquirir nuevas funcionalidades también paulatinamente; los procariotas habrían aumentado su tamaño, aumentado su complejidad y adquirido nuevas funcionalidades, todo paulatinamente y como consecuencia de errores en la replicación de su ADN". No se contaba con ninguna prueba de que esto hubiese sido así, pero se daba como un hecho cierto que había sucedido así. Cuando Margulis plantea su teoría y surgen los primeros apoyos es cuando el neodarwinismo siente la necesidad de formular una teoría alternativa ajustada a su paradigma, y para ello utiliza el escenario descrito por ella para justificar tan paso: un medio "caótico", inestable y cambiante; un medio que justificaba una alta competencia favorecedora de tan radicales cambios. Desde entonces desde el neodarvinismo se han ofrecido numerosas teorías alternativas.

La SET ha necesitado treinta años para ser aceptada mayoritariamente como plausible, cuando las tres cuartas partes de la teoría se han considerado demostradas (la adquisición de bacterias nadadoras no se considera probada). No obstante, existe, y tiene sus seguidores, una versión del paso de procariotas a eurocariotas que sólo admite como posible adquisición simbiótica la capacidad fotosintética; y en todo caso, desde el neodarwinismo, la capacidad motora de las eucariotas (cuyo origen simbiogenético está insuficientemente demostrado) se considera producto de mutaciones al azar.

También existen otras teorías del origen simbiogenetico de las eucariotas. Timan Hartman del Ames Research Center de la NASA y Radney Gupta de la Universidad MacMaster defienden el origen simbiótico del núcleo. Para Margulis el origen del núcleo se debe a la interacción de los dos primeros simbiontes que elaborarían esas membranas a modo de barrera que impidiera su total fusión.


Referencias


Notas

  1. Se acepta 2.000 millones de años como la datación más probable, pero una horquilla posible podría descender a la cifra de 1.500 millones de años.
  2. células procariotas, bacterias..., estos términos pueden considerarse sinónimos