Endosimbiosis • El botánico alemán Anton de Bary en 1873, acuñó el término “simbiosis” para describir la estrecha relación entre organismos de diferente tipo. Concretamente la.

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Transcript Endosimbiosis • El botánico alemán Anton de Bary en 1873, acuñó el término “simbiosis” para describir la estrecha relación entre organismos de diferente tipo. Concretamente la.

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Endosimbiosis
• El botánico alemán Anton de
Bary en 1873, acuñó el término
“simbiosis” para describir la
estrecha relación entre
organismos de diferente tipo.
Concretamente la definió como
“la vida en común de
organismos con nombres
diferentes”.
• Hoy en día definimos la
“simbiosis” como la relación
estrecha entre organismos de
distintas especies. A los
organismos involucrados se les
denomina simbiontes.
• El ejemplo más conocido (de
simbiosis) es el de los líquenes:
una asociación simbiótica entre
alga y hongo que a simple vista
tomaríamos por un único
individuo.


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Endosimbiosis




Atendiendo a la relación entre
simbiontes, la simbiosis podría
clasificarse como:
a) Parasitismo: cuando la asociación
es desventajosa o destructiva para
alguno de los miembros.
b) Mutualismo: cuando la asociación
es ventajosa y necesaria para ambos.
c) Comensalismo: cuando un
miembro de la asociación se
beneficia mientras que el otro no se
ve afectado.
La simbiosis admite otra clasificación
atendiendo a la relación física entre
los simbiontes:
a) Ectosimbiosis: el simbionte
(huésped) vive sobre el cuerpo –en el
exterior- del organismo anfitrión.
b) Endosimbiosis, el simbionte
(huésped) vive en el espacio
intracelular del anfitrión.


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Endosimbiosis
• La Endosimbiosis es una
asociación estrecha entre
especies, en la que los individuos
de una especie residen dentro de
la célula de la otra, algunos
orgánulos de la célula eucariota
(célula con núcleo) como la
mitocondria y los plastos
(cloroplastos) , proceden de una
simbiosis inicial en ciertas
bacterias.
• La teoría endosimbiótica
describe el paso de las células
procariotas (arqueobacterias,
bacterias y cianobacterias), sin
núcleo, a las células eucariotas
(células con núcleo
constituyentes de todos los
pluricelulares) mediante
incorporaciones simbiogenéticas.


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Endosimbiosis
• Según la estimación más
aceptada, hace 2000 millones de
años la vida la componían
multitud de bacterias diferentes
con alta capacidad de adaptación
al cambiante e inestable
ambiente de la Tierra de aquella
época. Hoy se conocen más de
veinte metabolismos diferentes
usados por las bacterias
(unicelulares) frente a los dos
utilizados por los pluricelulares: el
aeróbico, que usa el oxígeno
como fuente de energía -único
metabolismo utilizado por los
animales- y la fotosíntesis presente en las plantas-. Tal
variedad revela las dificultades a
las que las bacterias tuvieron que
enfrentarse y su capacidad para
aportar soluciones a esas
dificultades.


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Endosimbiosis
• Hace entre 2000 a 1500 millones
de años, se dio un segundo gran
paso en la evolución celular, este
fue la aparición de las células
eucariotas; sin este paso,
posiblemente no se hubiesen
formado los seres superiores.
• Según la teoría endosimbiótica
propuesta por Lynn Margulis, las
células eucariotas se formaron a
partir de una primitiva célula
(procariota) grande que en un
momento dado englobo por
fagocitosis (proceso por el cual
una célula engulle partículas para
su nutrición) a otras célula
procariotas mucho más
pequeñas, estableciéndose entre
ellas una relación de simbiosis
(endosimbiosis).


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Endosimbiosis
• Estas células procariotas
fagocitadas serían los precursores
de muchos de los orgánulos
celulares de las células eucariotas
tales como: mitocondrias
(procederían de bacterias
aerobias); cloroplastos
(procederían de bacterias
fotosintéticas), etc. De hecho
mitocondrias y cloroplastos son
similares a las bacterias en
tamaño y como ellas, se
reproducen por división. Pero lo
más importante es que tanto
cloroplastos como mitocondrias
tienen su propio ADN como en las
bacterias; igualmente poseen
ribosomas que son más parecidos
a los de las bacterias que a los de
las células eucariotas.


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Endosimbiosis
La incorporación intracelular de estas
células procariotas en la primitiva
célula eucariota le proporciono dos
características de las que carecía
inicialmente:
a) La capacidad de utilizar un
metabolismo oxidativo, con lo cual
se convirtió en una célula aerobia
(necesitan consumir oxígeno para
vivir).
b) La posibilidad de realizar la
fotosíntesis, y por lo tanto de ser un
organismo autótrofo capaz de utilizar
el CO2 para sintetizar moléculas
orgánicas, como alimento.
Por otro lado la célula eucariota
proporcionaba a las células
procariotas fagocitadas un entorno
seguro y alimento.
Por lo tanto la endosimbiosis sería
altamente ventajosa para los
organismos implicados y en
consecuencia serían seleccionados en
el transcurso de la evolución.


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Endosimbiosis




A mediados de la década de los
sesenta, del siglo pasado, Lynn
Margulis formuló lo que se conoce
como «Teoría de la Endosimbiosis
Serial», que propone que la primera
célula eucariota de la Tierra, aquella
célula de la que provenimos todos los
animales y las plantas, se formó
mediante la fusión de tres bacterias
preexistentes completas, con los
genes de cada una incluidos. Una de
esas bacterias aportó los andamios
de microtúbulos, otra ciertas
capacidades metabólicas peculiares y
la tercera (que se sumó más tarde a
las otras dos) se convirtió en las
actuales mitocondrias. Esa célula
eucariota primigenia empezó a
proliferar, y una de sus descendientes
sufrió aún otra experiencia
traumática: se tragó a una bacteria
fotosintética de la que provienen los
actuales cloroplastos.


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Endosimbiosis
• Primera incorporación
simbiogenética: En primer lugar, una
bacteria que utilizaba el azufre y el
calor como fuente de energía,
llamada arqueobacteria
fermentadora o termoacidófila, se
habría fusionado con una bacteria
nadadora (espiroqueta) habiendo
pasado a formar un nuevo
organismo y sumaría 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).
Juntos, los dos componentes
integrados de la fusión se
convirtieron en el nucleocitoplasma,
del primer eucarionte nadador
(unicelular eucariota) y ancestro
único de todos los pluricelulares
(animales, vegetales, hongos, etc.).


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Endosimbiosis
• A las características iniciales de
ambas células se le sumaría una
nueva morfología más compleja
con una nueva y llamativa
resistencia al intercambio
genético. El ADN quedaría
confinado en un núcleo interno
separado del resto de la célula
por una membrana.
• Este temprano eucarionte
nadador era, como sus
descendientes actuales, un
organismo anaerobio;
envenenado por el oxígeno,
vivía en arenas y lodos donde
abundaba la materia orgánica,
en grietas de las rocas, en
charcos y estanques donde este
elemento (oxígeno) estaba
ausente o era escaso.


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Endosimbiosis
• Segunda incorporación
simbiogenética: Después de que
evolucionara la mitosis (proceso
de división celular) en los
eucariontes nadadores, una
nueva incorporación dotaría a
este primigenio eucarionte de la
capacidad para metabolizar
oxigeno; ya que otro tipo de
microorganismo (una célula
respiradora de oxígeno) fue
incorporado a la fusión, dando
como resultado una bacteria que
respiraba oxígeno. El triplemente
complejo respirador de oxígeno
(amante del calor y del ácido,
nadador y respirador de oxígeno)
se volvió capaz de engullir
alimento en forma de partículas.


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Endosimbiosis
• Estas células con núcleo, seres
complejos y asombrosos que
nadaban y respiraban oxígeno,
aparecieron por primera vez
sobre la Tierra quizá hace unos
2000 millones de años. Esta
segunda fusión, en la que el
anaerobio nadador adquirió un
respirador de oxígeno (actuales
mitocondrias), condujo a células
con tres componentes cada vez
más preparadas para soportar los
niveles de oxígeno libre que se
acumulaban en el aire. Juntos, la
bacteria nadadora (espiroqueta),
la arqueobacteria tolerante al
calor y al ácido y el respirador de
oxígeno, formaban ahora un
único individuo, que produjo
descendientes y originó el reino
animal.


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Tercera incorporación simbiogenética: Esta tercera incorporación originó el Reino vegetal, las
recientemente adquiridas células respiradoras de oxígeno engulleron, ingirieron, pero no pudieron
digerir bacterias fotosintéticas de color verde brillante, que pasarían a formar parte del organismo,
originando a su vez un nuevo organismo capaz de aprovechar la energía procedente del Sol. Con el
tiempo las bacterias verdes se convirtieron en cloroplastos de las células actuales. Como cuarto
miembro, estos productivos amantes de la energía del Sol se integraron con los demás, y ésta fusión final
dio lugar a las algas verdes nadadoras; las cuales, no sólo son los ancestros de las células vegetales
actuales; todos sus componentes individuales todavía están vivos y en buena forma, nadando,
fermentando y respirando oxígeno.


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Endosimbiosis
• Lynn 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
posibilitó su publicación.
• Lynn Margulis apoyó su teoría en
numerosos datos sobre bioquímica y
morfología (investigaciones de otros
científicos y de ella misma), también
la apoyó en datos paleontológicos y
presentó un proceso coherente
valiéndose de los descendientes
(aun entre nosotros) de aquellas
bacterias que protagonizaron este
evento evolutivo.


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Endosimbiosis


Argumentos a favor de la teoría endosimbiotica: La evidencia de que las mitocondrias y los cloroplastos surgieron a
través del proceso de endosimbiosis son las siguientes:
a) El tamaño de las mitocondrias es similar al tamaño de algunas bacterias.
b) Las mitocondrias y los cloroplastos contienen ADN de las mismas características (dos cadenas, circular cerrado), al
igual que los procariotas; mientras que el núcleo eucariota posee varios cromosomas bicatenarios (dos cadenas)
lineales.
c) Están rodeados por una doble membrana, lo que concuerda con la idea de la fagocitosis (engullir): la membrana
interna sería la membrana plasmática originaria de la bacteria, mientras que la membrana externa correspondería a
aquella porción que la habría englobado o engullido en una vesícula.


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Endosimbiosis
d) Las mitocondrias y los cloroplastos
se dividen por fisión binaria al igual
que los procariotas (los eucariotas lo
hacen por mitosis).
e) En algunas algas, los cloroplastos
pueden ser destruidos por ciertos
productos químicos o la ausencia
prolongada de luz sin que el resto de
la célula se vea afectada. En estos
casos, los cloroplastos no se
regeneran.
f) En las mitocondrias y cloroplastos
los centros de obtención de energía
se sitúan en las membranas, al igual
que ocurre en las bacterias. Por otro
lado, los tilacoides que encontramos
en cloroplastos son similares a unos
sistemas elaborados de
endomembranas presentes en
cianobacterias.


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Endosimbiosis



h) En general, la síntesis proteica en
mitocondrias y cloroplastos es
autónoma.
Algunas proteínas codificadas en el
núcleo se transportan al orgánulo, y
las mitocondrias y cloroplastos tienen
genomas pequeños en comparación
con los de las bacterias. Esto es
consistente con la idea de una
dependencia creciente hacia el
anfitrión eucariótico después de la
endosimbiosis. La mayoría de los
genes en los genomas de los
orgánulos se han perdido o se han
movido al núcleo. Es por ello que
transcurridos tantos años,
hospedador y huésped no podrían
vivir por separado.


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Endosimbiosis






En mitocondrias y cloroplastos
encontramos ribosomas
característicos de procariotas,
mientras que en el resto de la
célula eucariota los ribosomas
son distintos.
El análisis del RNAr del ribosoma
de mitocondrias y cloroplastos
revela escasas diferencias
evolutivas con algunos
procariotas.
En el año 2005 fue observada
por científicos japoneses una
posible endosimbiosis secundaria
(es decir, implicando cloroplastos
eucariotas). El protista
heterótrofo Hatena se comporta
como un depredador e ingiere
algas verdes, que pierden sus
flagelos y citoesqueleto, mientras
que el protista, ahora un
anfitrión, adquiere nutrición
fotosintética y pierde su aparato
de alimentación.


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Endosimbiosis






Argumentos en contra de la teoría
endisimbiótica: Las mitocondrias y los
cloroplastos contienen intrones, una
característica exclusiva del ADN
eucariótico. Por tanto debe de haber
ocurrido algún tipo de transferencia entre
el ADN nuclear y el ADN
mitocondrial/cloroplástico.
Ni las mitocondrias ni los cloroplastos
pueden sobrevivir fuera de la célula. Sin
embargo, este hecho se puede justificar
por el gran número de años que han
transcurrido: los genes y los sistemas que
ya no eran necesarios fueron suprimidos;
parte del ADN de los orgánulos fue
transferido al genoma del anfitrión,
permitiendo además que la célula
huésped regule la actividad mitocondrial.
La célula tampoco puede sobrevivir sin sus
orgánulos: esto se debe a que a lo largo de
la evolución gracias a la mayor energía y
carbono orgánico disponible, las células
han desarrollado metabolismos que no
podrían sustentarse solamente con las
formas anteriores de síntesis y asimilación.