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Protobiontes


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7 Respuesta(s) a este Tema

#1 Klabe

Klabe

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Publicado el 04 junio 2008 - 10:53

Se que los protobiontes son los antepasados de las primeras células y me pregunta principalmente es:

¿Que le falto a un protobionte para ser considerado una célula primitiva?


gracias de antemano



#2 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 05 junio 2008 - 10:48

CITA(Klabe @ Jun 4 2008, 09:53 PM) Ver Mensajes
Se que los protobiontes son los antepasados de las primeras células y me pregunta principalmente es:

¿Que le falto a un protobionte para ser considerado una célula primitiva?
gracias de antemano


Estimado Klabe, lea nuestro link, es un tema interesante y una pregunta lógica, justa, inteligente y muy correcta.

No doy una respuesta que agote todo lo que se sabe, citamos fuentes fidedignas y con mayor propiedad que la que le pueda dar yo.

De todos modos, la presencia de ARN primero y ADN después, transforma a ese conjunto de moléculas llamadas coacervados o protobiontes en un sistema complejo que se autoreproduce y mantiene un intercambio activo con su medio ambiente, condiciones necesaria para definir la célula.





BREVE DESCRIPCIÓN


Los protobiontes fueron los precursores evolutivos de las primeras células procariotas. Los protobiontes se originaron por la convergencia y conjugación de microesferas de proteínas, carbohidratos, lípidos y otras substancias orgánicas encerradas por membranas lipídicas. El agua fue el factor más significativo para la configuración del endoplasma de los protobiontes.

Las microesferas se agruparon dentro de envolturas membranosas para armar organelos dedicados a funciones especializadas. Por ejemplo, las microesferas de enzimas incluidas dentro de una membrana formaron lisosomas.

Gradualmente, varios sectores de la membrana externa se invaginaron hacia el endoplasma, formando el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, lisosomas, peroxisomas, vacuolas, y otras estructuras membranosas, integrando a los primeros protobiontes. Los protobiontes carecían de una membrana nuclear (envoltura nuclear).

Las mitocondrias y los cloroplastos eran protobiontes especializados para obtener energía del ambiente.


Las mitocondrias eran protobiontes membranosos heterótrofos (con su propio ADN) que obtenían su energía de las moléculas orgánicas disueltas en grandes cantidades en su medio ambiente inmediato (quimiosmóticos). Algunas mitocondrias eran engullidas por otros protobiontes más complejos. Generalmente, las mitocondrias más tempranas eran usadas como alimento para otros protobiontes, pero algunas de ellas no eran procesadas como alimento, sino que persistían como simbiontes dentro de los protobiontes más complejos. Progresivamente, la relación funcional fue más esencial tanto para las mitocondrias como para los protobiontes, hasta que no pudieron prescindir unos de otros. Ésta es la teoría acerca del origen de los primeros heterótrofos protocariotas (por ejemplo, Archaea y Bacterias no autotróficas).

La misma cosa aconteció con los cloroplastos, los cuales eran protobiontes quimioautótrofos. Los organismos quimioautótrofos eran capaces de obtener energía desde las substancias orgánicas de su ambiente (quimiosmóticos) así como también de transformar la energía lumínica en alimentos mediante la acción de la clorofila (autótrofos). Algunos protobiontes obtenían cloroplastos incorporándolos a su endoplasma como alimento. Pero por medio de algún mecanismo de auto-defensa, los cloroplastos persistieron en el endoplasma de los protobiontes más complejos. Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos llegaron a ser una parte esencial de los protobiontes, dentro de los cuales ellos se mantenían como quimiosimbiontes. Tales protobiontes no pudieron subsistir sin los cloroplastos, y los cloroplastos no pudieron persistir fuera de sus anfitriones. Así se originaron las primeros autótrofos unicelulares (por ejemplo, las cianobacterias y las bacterias del azufre).

A los primeros seres vivientes se les denomina arqueobiontes o progenotas.


Desde finales del último siglo muchos biólogos han estado considerando que el ácido ribonucleico (ARN) fue el primer ácido nucleico en los protobiontes en lugar del ADN porque cuando el clima era demasiado cálido, las enzimas para la síntesis del ADN no podían trabajar apropiadamente y el ADN es inestable a temperaturas muy altas. Se piensa que la Tierra era extremadamente caliente cuando se integraron los protobiontes espontáneamente. Los biólogos que piensan que el ARN fue el ácido nucleico de los protobiontes tempranos asumen que cuando las condiciones del entorno se tornaron más propicias las moléculas de ARN pudieron construir moléculas de ADN. Ellos piensan que el ácido ribonucleico era competente para producir proteínas autocatalíticas y no autocatalíticas y que algunas proteínas autocatalíticas ayudarían a la autosíntesis de moléculas de ARN. Sin embargo, con el conocimiento actual acerca de las propiedades fisicoquímicas de los ácidos nucleicos, pensamos que la hipótesis de la síntesis espontánea del ADN y/o ARN es poco realista, no sólo en la composición de los protobiontes tempranos, sino en el surtido completo de compuestos orgánicos sintetizados espontáneamente en la Tierra. La evidencia sugiere que todo dependió de la síntesis de proteínas autocatalíticas, que se reproducían como actualmente lo hacen los priones, sin la intervención de ácidos nucleicos.








Autor: Biol. Nasif Nahle






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En y autorizado por:




http://www.biocab.org/Index.html

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Ampliando la bibliografía encontramos en:



Página de Luis Bolaños

Comisión Docente de Fisiología Vegetal

Departamento de Biología

Facultad de Ciencias

Universidad Autónoma de Madrid

C/Darwin, 2 (Campus de Cantoblanco)

28049 - Madrid




El origen de la vida en la Tierra, evolución celular y biodiversidad






El origen de la vida en la Tierra




El registro fósil de la vida es incompleto, más aún a medida que se adentra en el pasado más lejano. De todas formas, cada organismo presente en la actualidad tiene un registro de su historia evolutiva en sus moléculas, metabolismo y anatomía, que se complementa con los datos del registro fósil. Los resultados de los estudios evolutivos de estas características de los seres vivos indican que todos los organismos vivos descienden de una criatura primitiva que fue el primer organismo vivo.



Los geólogos han determinado que los minerales más antiguos de la Tierra tienen una antigüedad de 4.100 millones de años y que las rocas sedimentarias más antiguas tienen 3.800 millones de años.



Pero, ¿cuándo comenzó la vida en la Tierra?


Hay diversas pruebas que apuntan que la Vida comenzó poco después de la solidificación de la corteza terrestre:



1. Los fósiles celulares más antiguos que se conocen son los encontrados en los silex de Apex (sección Warranoona, en Australia occidental)y se les ha datado una antigüedad de 3,5 Ga. Su morfología es muy parecida a las cianobacterias actuales.

2. Las mediciones de la proporción de isótopos 12C/13C de rocas sedimentarias de Groelandia de hace 3,8 Ga indican una actividad biológica fijadora de carbono biológica.

3. Modelos matemáticos (estadística geométrica) evalúan la antigüedad del código genético en 3,8±0,6 Ga.

4. La disponibilidad de agua líquida fue únicamente posible después del último gran bombardeo de meteoritos que sufrió la Tierra hace unos 4 Ga.

5. La temperatura de la Tierra desde hace 4Ga ha oscilado entre 0 y 58ºC, compatible con la Vida.



Es decir, todo apunta a que la Vida surgió 500-600 millones de años después de la formación de la Tierra y unos 100 millones de años de consolidarse la corteza Terrestre. Esto es muy pronto, geológicamente hablando.





Hipótesis sobre el origen de la vida




La mayoría de los científicos apoyan la hipótesis de que la vida se desarrolló en la Tierra a partir de la materia inanimada que, de alguna manera, se ordenó dentro de agregados moleculares que en un determinado momento fueron capaces de autorreplicarse y de poseer un metabolismo propio. Este proceso tuvo lugar en una secuencia gradual de sucesos modestos.



La vida puede ser un fenómeno universal resultado ineludible de la evolución planetaria y una continuación del desarrollo físico de la materia.



Por lo tanto, el primer requisito para el origen de la primera célula es la aparición o síntesis de las biomoléculas orgánicas a partir de materiales más simples.



Oparin postuló que las condiciones de la Tierra primitiva favorecieron las reacciones químicas conducentes a compuestos orgánicos a partir de precursores inorgánicos presentes en la atmósfera y mares de aquel entonces. La evolución química propuesta constaría de varios puntos:

1. La atmósfera primitiva estaba compuesta de vapor de agua y gases reducidos (metano, amoniaco e hidrógeno molecular).

2. Diferentes fuentes de energía (descargas eléctricas, calor, UVA) servirían para la síntesis de compuestos orgánicos a partir de los gases atmosféricos reducidos.

3. Estos compuestos orgánicos se irían acumulando en los mares primitivos formando una disolución denominada sopa primordial.

4. Finalmente, se darían una serie de procesos de autoorganización, progresivamente más compleja, desde moléculas orgánicas a los polímeros, a los agregados (coacervados) con los primeros atributos de materia viva y a las células primitivas (protobionte).



El paso del punto 3 al 4 es el proceso menos conocido y, por lo tanto, más difícil de explicar.



Síntesis abiótica de monómeros orgánicos:




En 1953 Miller y Urey sintetizaron una compleja mezcla de sustancias orgánicas al producir chispas eléctricas en el seno de una mezcla de amoníaco, metano, hidrógeno y vapor de agua; creando en el laboratorio unas condiciones comparables a las, supuestamente, presentes en la Tierra primitiva. El funcionamiento del aparato durante una semana fue suficiente para lograr la síntesis de alcoholes, ácidos carboxílicos, aminoácidos y otras sustancias.



Se han realizado muchas variantes de este experimento cambiando la mezcla de gases y la fuente de energía y en todas ellas se han obtenido moléculas orgánicas de diferente índole.



Hay que destacar que Joan Oró fue capaz de sintetizar abióticamente la base nitrogenada adenina a partir de cianuro de hidrógeno en presencia de amoniaco. Además, al igual que Oparin, observó que:

1. El Universo es abundante en los elementos H,C, N, S y P

2. El Universo está lleno de sustancias orgánicas como el agua, amoniaco, CO, acetaldehído, cianuro de hidrógeno, acetamida, etc., todas ellas son precursoras de biomoléculas en los esquemas de la reacción de la química prebiótica.

3. Además, en los meteoritos se han detectado aminoácidos, bases nitrogenadas y lípidos. Por lo que se apunta que si en la Tierra no se dio la síntesis abiótica, los cuerpos celestes que impactaron con la Tierra pudieron ser los suministradores del agua y de las biomoléculas de la sopa primordial.



Por lo que, razonó que la química más corriente en el Universo fuese la orgánica y no la inorgánica.



Llegados a este punto, ha quedado establecido que la síntesis abiótica se produjo muy probablemente en la nebulosa de la que salió nuestro planeta, sobre la superficie del océano primitivo y, como veremos más adelante, cerca de las chimeneas hidrotermales del fondo de los océanos.



Pero hay que señalar algunos problemas a la síntesis abiótica de compuestos orgánicos:




1. En primer lugar los mismos factores (Fuentes de energía) que favorecen la síntesis de moléculas orgánicas las destruyen.

2. Existen datos que apuntan a una atmósfera primitiva, (atmósfera secundaria, de origen volcánico) que sería más bien neutra, por lo que se fuerza a la búsqueda de fuentes de electrones alternativas.

3. Las sustancias obtenidas en los experimentos de síntesis orgánica prebiótica son mezclas equimoleculares de isómeros ópticos o enantiómeros, mientras que la característica de la química orgánica que sucede en las células se basa en el uso de una de las dos series enantioméricas de los compuestos orgánicos. Azúcares de la serie D y aminoácidos de la serie L.







Síntesis de polímeros:




La polimerización es el resultado de una reacción de condensación entre dos monómeros con la eliminación de una molécula de agua. El hecho de que los monómeros estuvieran diluidos en un exceso de agua (sopa primordial) no favorecería su condensación.

Las moléculas con esqueleto carbonado necesitan protección y ayuda para llegar a lo que llegaron. Las minúsculas cámaras de las rocas o minerales pueden hospedar moléculas simples y las superficies de los minerales aportan superficies idóneas para el ensamblaje y crecimiento de las moléculas orgánicas. P.e. las arcillas, que presentan superficies cargadas en forma de celosías y con átomos metálicos, pueden albergar y concentrar aminoácidos y, así, favorecer, catalizar, su engarce para formar proteinoides, polipéptidos abióticos aleatorios; también pueden hacer de andamios para la polimerización de ARN.

La acción catalizadora de los elementos minerales presentes en estas arcillas (metales, metaloides, estc.) puede haber aumentado el rendimiento de las reacciones abióticas.



Formación de protobiontes:




Las propiedades de la vida emergen de la interacción de moléculas que se organizan en niveles de orden superior. Los protobiontes son agregados de moléculas producidas abióticamente que han precedido a las células. Estos protobiontes no son capaces de realizar una reproducción precisa de sí mismos, pero mantienen un ambiente químico interno diferente del externo y muestran algunas/vagas semejanzas con propiedades que se asocian con la vida: metabolismo y excitabilidad.



Los protobiontes pueden haberse formado espontáneamente a partir de los compuestos orgánicos producidos abioticamente. Experimentalmente se han obtenido diferentes tipos:

1. Cuando los proteinodes (aminoácidos engarzados abioticamente) se mezclan en agua fría, estos se autoensamblan en pequeñas gotitas denominadas microsferas. Estas estructuras están rodeadas por una membrana proteínica que es permeable y selectiva, estas microesferas sufren procesos osmóticos cuando se colocan en soluciones salinas de diferente concentración. Algunas microesferas almacenan energía en forma de potencial de membrana. Estos protobiontes son excitables ya que pueden descargar estas potenciales al igual que lo hacen las neuronas.

2. Los liposomas se forman espontáneamente cuando existen lípidos en los componentes orgánicos. Los lípidos se organizan en bicapas moleculares en la superficie de las gotitas, al igual que los hace la membrana plasmática. Los liposomas son estructuras muy dinámicas, algunas veces crecen al engullir a otros más pequeños y a veces se dividen, dando lugar a pequeños liposomas.

3. Los coacervados son gotitas que se autoensamblan cuando se agita una solución de polipéptidos, ácidos nucleicos y polisacáridos. Si se incluyen enzimas entre los ingredientes, los coacervados son capaces de absorber sustratos de su entorno y liberar productos de las reacciones catalizadas por los enzimas (metabolismo). Por supuesto esto no fue así, pero algunas moléculas que se produjeron abióticamente, sin embargo, tienen capacidades catalíticas y podrían haber realizado un rudimentario metabolismo.



Uno de los acontecimientos críticos del origen de la Vida fue la encapsulación de diferentes polímeros dentro de una membrana semipermeable. Cuando un protobionte captura en su interior algún polímero, inmediatamente se produce la crisis osmótica, es decir, la entrada de agua a su interior, aumento de volumen y su explosión.



La forma, más sencilla, de evitar esto sería bombear iones; bastaría con una bomba de protones y un antiporte de protones y sodio cuya acción concertada permitiría expulsar sodio a expensas del potencial protónico generado y mantenido por una bomba de protones.



Los generadores primarios de un potencial primario de protones serían de origen fotosintético o respiratorio según la naturaleza de la energía que los impulsa (cadena electrónica, o pirofosfatas o ATPasas; se piensa que el PPi precedió al ATP como moneda de intercambio entre los gradientes de protones y el metabolismo).



Algunos autores ven la fotosíntesis como un producto accidental del sistema de detección termal de un organismo quimilitotrófico termófilo. La fotosíntesis derivó de moléculas parecidas a la bacterioclorofila utilizadas como termosensores, estas permitirían la disposición óptima del organismo en un ambiente donde en centímetros se da un fuerte gradiente de temperatura y de nutrientes: sistemas hidrotermales. El espectro de absorción de la bacterioclorofila se ajusta con las bandas de emisión de un cuerpo caliente (850-950 y 1000-1150 nm, infrarrojo). En aguas someras hidrotermales este sistema sería capaz de usar el infrarrojo del sol y podría desarrollar una fotosíntesis facultativa utilizando H2 y H2S.



En aguas someras, la radiación ultravioleta es un problema y estas células debieron utilizar pigmentos protectores que más tarde se acoplaron, junto con la clorofila, a cadenas transportadoras de electrones que fabricarían gradientes de H+.. El caso más simple de fotofosforilación conocido es en el que la bacteriorrodopsina, en halobacterias, absorbe la luz y la utiliza para bombear protones para crear un gradiente electroquímico que posibilita la síntesis de ATP.





Formacion del material genético:




La organización y el flujo de información en las células actuales es muy complicada porque establece una interdependencia entre los polímeros portadores de la información (ác. Nucleicos) y macromoléculas (enzimas) que la ejecutan. La información para la síntesis de una proteína está contenida en el ADN. Pero esta información sólo fluye si las propias proteínas existen previamente para catalizar cada unos de los pasos.



El problema del origen de la Vida sería mucho más fácil de resolver si hubiera sólo un tipo de macromoléculas, capaces de hacer ambas tareas, replicación y catálisis. Actualmente se designa al ARN para este papel debido a que:

1. El ARN, como intermediario, ocupa una posición central en el flujo de información en las células actuales

2. Numerosas coenzimas son ribonucleótidos o se derivan de ellos (CoA, NAD, ATP).

3. La síntesis de la His, gran protagonista central de la catálisis enzimática, se efectúa a partir de ATP y de un derivado fosforilado de la ribosa (5-fosforribosil-α-pirofosfato).

4. La síntesis de desoxirribonucleótidos se realiza a partir de ribonucleótidos



Por todo ello, muchos autores se imaginan un mundo de ARN prebiótico. Poblaciones de ARN con capacidades catalítica y autorreplicativa, que se habrían formado a partir de reacciones de condensación al azar entre ribonucleótidos prebióticos. El ARN es una molécula lineal de una hebra que adopta estructuras tridimensionales por emparejamiento por puentes de hidrógeno de las bases nitrogenadas de diferentes partes de su molécula. Cada secuencia diferente adopta una conformación única. Por lo que cada molécula de ARN posee un genotipo (secuencia de bases) y un fenotipo (conformación tridimensional). En un determinado ambiente unas ARN son más estables que otros y se replican más rápidamente con menores errores que otros. Como los ARN han de competir por los monómeros, la secuencia mejor adaptada al media ambiente prevalecería. Sus descendientes no serían una única especie de ARN sino una familia de secuencias relacionadas, debido a los errores de copia (mutaciones). Estas mutaciones serían sometidas a la selección y alguna variante mejorará a la secuencia original y será promocionada.



No obstante, la molécula de ARN no es una molécula prebiótica plausible debido a que:

1. los modelos de síntesis prebiótica de pirimidinas plantean graves problemas

2. la unión de la ribosa a las bases es un rompecabezas, aún sin resolver.



Por ello se piensa que la Vida no habría empezado con el ARN sino con sistemas replicativos más simples. Algunos apuntan a las arcillas como “organismos minerales” que habrían desarrollado la capacidad de sintetizar ARN, o algo más sencillo, como un polímero compuesto solo con purinas unidas a un esqueleto formado por glicerol y fosfato (moléculas aquirales, que evitan los problemas de polimerización)(ácido teicoíco). Estos precursores evolucionarían hacia el mundo de ARN.



La síntesis de proteínas dirigidas por el ARN se puede haber dado por la unión débil de amino ácidos específicos con secuencias de bases del ARN (con conformaciónes tridimensionales específicas) que actuaría como un molde que sujetaría a los aminoácidos y los ayudaría a unirse para formar péptidos. Si por casualidad un ARN logra sintetizar, de esta manera, un péptido que se comporte como una enzima que ayude, a su vez, al ARN a replicarse, entonces tenemos una cooperación molecular exitosa para una mejor competencia en el mundo del ARN.



Finalmente, se produciría la incorporación del ADN como material genético más ventajoso, es una molécula más estable que el ARN y, además, los desoxirribonucleótidos se derivan de los ribonucleótidos.





Origen del metabolismo:




La hipótesis de Oparin del origen de la Vida implica que el primer organismo vivo poseía un metabolismo heterótrofo, es decir, su fuente de energía y materia orgánica procedería de la sopa primordial acumulada durante años.



Las rutas del metabolismo actual son reacciones escalonadas, que tuvieron que originarse también de forma escalonada, es decir, que el reclutamiento de enzimas se originó en el orden inverso a aquel en que se utilizaron finalmente. Según el modelo heterotrófico, un compuesto Z se obtuvo del ambiente mientras abundo en la sopa primordial; el reclutamiento de un catalizador permitió captar el compuesto Y para producir el compuesto Z; una nueva enzima pudo convertir el compuesto X en el compuesto Y. La adquisición de catalizadores sucesivos permitirían al protobionte utilizar una mayor diversidad de sustancias, algunas de ellas cada vez más sencillas.



Sin embargo, cuando se originó la Vida en la Tierra, si no se hubiera producido pronto un reciclado de la materia, los seres vivos, con un metabolismo idéntico, habrían agotado todos los recursos y la vida se habría extinguido en unos 300 millones de años. Por lo que en los estudios sobre el origen de la Vida hay que establecer los ciclos ecológicos; es necesario un actor autótrofo, que pudo aparecer después, a la vez o antes que el organismo heterótrofo. Muchas evidencias apuntan a un antes para el metabolismo autótrofo, más en concreto quimiolitótrofo.



Lo que es cierto es que, actualmente, hay un único mapa del metabolismo intermediario, porque todos los organismos vivos, autótrofos o heterótrofos, tienen partes del mismo. Es decir, estamos contemplando un fósil bioquímico de 4 Ga. El centro del mapa es el ciclo del ácido cítrico, que, según Morowitz, ya estaba presente en los organismos celulares más antiguos. Es más, todas las rutas metabólicas comienzan en los compuestos del ciclo, síntesis de azúcares, lípidos, aminoácidos, etc.



Los datos del árbol de la Vida apuntan a la quimiolitotrofía como el estilo de vida más antiguo. Las especies quimiolitótrofas despliegan un ciclo reductivo del ácido cítrico para la fijación del CO2 en compuestos orgánicos y la energía procede de la transformación del potencial redox en ATP y heterociclos de nitrógeno reducido (NADH).



Se apunta al interior de la Tierra como el lugar donde se dieron las condiciones idóneas para la aparición del Ancestro Universal un quimilitótrofo termófilo que utilizaba el H2:

1. Abundancia de acuíferos calientes

2. Disponibilidad de metales

3. Minerales disueltos

4. Gases

5. Protección de la radiación espacial

6. Protección de la desecación



El inicio de la Vida tuvo que estar precedido de unas condiciones estables, catálisis correcta (metales), disponibilidad de gradientes de energía y precursores orgánicos formados a temperatura y presión elevados.





¿Cuántos genes son necesarios para la vida celular?






En el antecedente precelular se han de integrar y autoorganizar el origen de los protobiontes, el origen del metabolismo y el origen del material genético expuerstos hasta el momento. Es decir, se ha de producir la incorporación de la información genética dentro de un coacervado con un sistema generador de un gradiente electroquímico que acumulen moléculas selectivamente de los alrededores y usen enzimas para llevar a cabo un metabolismo.



Conseguida esta integración estos protobiontes crecerían y se dividirían distribuyendo copias de sus genes a su progenie. A partir de ellos se daría un proceso evolutivo que crearía variabilidad en los seres vivos.



El salto que existe entre un agregado de moléculas que se reproducen y la más simple célula procariótica, como unidad autopoyética con capacidad de reproducción, es inmenso y deben de haberse sucedido infinidad de pasos evolutivos.

Cualquier ser vivo se distingue por su capacidad de sacar copias de sí mismo, por su habilidad selectiva para intercambiar sustancias con el entorno y por sus eficaces sistemas para procesar energía. Todas estas funciones dependen de los genes. Por lo que la pregunta ¿Qué es la Vida? se puede plantear en términos genéticos, es decir, ¿Cuál es el mínimo conjunto de genes esenciales para la vida celular?.



El experimento ideal consistiría en coger una “célula vacía” e irle añadiendo uno a uno los genes responsables de realizar las funciones vitales básicas hasta que la célula sea autosuficiente con una fuente de energía adecuada. Ahora mismo este experimento no es posible. El grupo de Craig Venter ha seguido otra estrategia. Han ido inutilizando genes (trasnsposición) del organismo celular con menos genes que se conoce: Mycoplasma genitalum, (517=480+37) para identificar cuales son los genes esenciales para el crecimiento del organismo en las condiciones de laboratorio. El resultado es que entre 265 y 350 genes son esenciales (pero ojo, para este organismo y en esas condiciones). Además, una célula es “algo más” que un recipiente de genes en funcionamiento.



Evolución celular y cronología de la vida




En los estudios filogenéticos se analizan secuencias moleculares de genes o proteínas, basados en que los cambios que se producen en los genes, durante la evolución de los organismos, suceden al azar y de alguna forma son dependientes del tiempo. Lo que ha dado lugar al concepto de reloj molecular. La mayoría de los estudios filogenéticos se han basado principalmente en el ARNr de la subunidad pequeña del ribosoma. Los resultados obtenidos dividen a los procariotas en dos grupos muy diferentes: las eubacterias y las arqueobacterias; estas últimas son parientes próximos y directos antecesores de los eucariotas.



En los últimos años, la secuenciación del genoma completo de muchos organismos ha generado una gran cantidad de datos de secuencias moleculares. Gupta ha identificado “secuencias firma” que son inserciones/delecciones con un alto grado de conservación en diferentes genes/proteínas que ocurren una sola vez en un ser vivo y luego se pueden identificar con seguridad en todas las especies que descienden de él. El resultado es un cuadro evolutivo de los seres vivos diferente:

1. Las arqueobacterias son parientes próximos de las bacterias Gram+, con estructuras celulares relacionadas con una única membrana celular: procariotas monodermos.

2. El resto de bacterias, las Gram-, están rodeadas por dos membranas: procariotas didermos y forman un grupo estructural y filogenéticamente distinto.



De estos dos grupos se consideran a los monodermos como los ancestrales. Tanto las arqueobacterias como las Gram- evolucionaron a partir de bacterias Gram+ en respuesta a una fuerte presión selectiva de los antibióticos sintetizados por las primeras Gram+.



El análisis de secuencias firma de diferentes genes/proteínas que se encuentran en organismos eucariotas aporta pruebas de que estos genes tienen dos orígenes:

1. Los genes relacionados con el procesamiento de la información provienen de arqueobacterias (de ahí la relación deducida con la filogenia del ARNr).

2. Los genes con función metabólica provienen de bacterias Gram-.



Estos resultados indican que la célula eucariótica ancestral no se originó directamente de una arqueobacteria o de una eubacteria Gram-, sino que es una quimera formada por la fusión y la integración de los genomas de ambas. El suceso dejó su firma en muchos genes, y esa firma aparece en todos los eucariotas sin excepción. El socio arqueobacteriano en la fusión fue un eocyte (termofílico) y el socio eubacteriano fue una proteobacteria del grupo 1.

La característica de todos los eucariotas es la presencia de un núcleo. La evolución del núcleo estuvo acompañada de la evolución del retículo endoplasmático. La eubacteria Gram-, probablemente en el momento de establecer la relación endosimbiotíca con el eocyte, perdió su pared debido a que ya no necesitaba esa protección contra los antibióticos externos. Con el tiempo desarrolló numerosas invaginaciones que rodearon al eocyte. La ruptura de estas invaginaciones con la membrana citoplasmática condujo al RE, el cual rodeaba al eocyte y se llegó a la formación de la doble envoltura nuclear cuando la membrana (lípidos unidos por enlaces éter) del eocyte, que llegó a ser redundante, se perdió. El genoma de la eubacteria se transfirió al núcleo integrándose con el genoma del eocyte.

El desarrollo de las invaginaciones pudo ser provocado para permitir un aumento del tamaño celular, manteniendo una mayor área superficial acorde con el aumento de volumen, y poder absorber más nutrientes del entorno. Estas invaginaciones podrían permitir fagocitar cuerpos del tamaño de una bacteria y digerirlas en compartimentos internos celulares, vesículas. Esta serie de invaginaciones habrían provocado el desarrollo de un esqueleto interno que sirviera de sostén estructural y que aportarían la maquinaría molecular capaz de deformar la membrana externa y mover de un sitio a otro las invaginaciones y vesículas.

Con todo ello aparecería un organismo ancestral eucariota anaerobio, flexible, capacitado para alcanzar grandes tamaños, con una vasta red de membranas internas y un núcleo. Capaz de cambiar de forma y capturar el alimento y digerirlo más eficientemente en el interior de vesículas con una alta concentración de enzimas digestivas. Los eucariotas más primitivos existentes hoy en día, los Arqueozoas, se aproximan a este eucariota ancestral con la salvedad de la presencia de flagelos.



Según Margulis, en discusión con lo que propone Gupta, la quimera fue, hace unos 2 Ga, entre una arqueobacteria, Thermoplasma, y una eubacteria que era Spirochaeta. Se apoya en la existencia del consorcio “Thiodendron” (Spirochaeta y Desulfobacter), hallado en el Pacífico. La espiroqueta sería el origen evolutivo de los flagelos y del aparato mitótico en los eucariotas.



Hace 2 Ga el oxígeno apareció en la atmósfera y hace 1,5 Ga el oxígeno alcanzó los niveles actuales. Por lo tanto la aparición de este elemento fue el origen de una fuerte presión selectiva que obligó a nuevas simbiosis. Según Duve, el siguiente paso de la evolución en la célula eucariota anaerobia fue la adquisición de un procariota aerobio, como endosimbionte, precursor de los peroxisomas; que protegían al socio eucariota contra la toxicidad del oxígeno, al llevar a cabo reacciones oxidativas con liberación de calor.



La adquisición, también por endosimbiosis, de los procariotas precursores de la mitocondrias (bacterias púrpuras) permitió no solo una mayor eficacia en la labor protectora frente al oxigeno, sino que incluso lo convertían en un aliado extraordinariamente útil por el acoplamiento de la síntesis de ATP con la utilización del O2.

Los últimos orgánulos fundamentales de origen endosimbiótico son los plastos que derivan de las cianobacterias, procariotas responsables de la crisis del oxígeno.



Los endosimbiontes paulatinamente transfirieron la mayoría de sus genes al núcleo de la célula hospedadora. Por lo que las proteínas codificadas por estos genes se elaboran en el citoplasma y posteriormente son trasladadas al endosimbionte para cumplir su función.



En definitiva, la Teoría Endosimbiotica postula el origen de la célula eucariota a partir de la asociación simbiótica de diferentes procariotas y propone un mecanismo de la evolución diferente a la selección natural: la herencia de los genomas adquiridos, y este motor es el responsable de la aparición, del desarrollo y de la evolución de los organismos eucariotas; donde los microorganismos son los principales agentes del cambio evolutivo ya que al asociarse permanentemente con plantas, animales y hongos han dado lugar a la formación rápida de nuevas plantas, animales y hongos muy diferentes y “mejorados”.



Introducción a la biodiversidad




La biodiversidad que se observa a nuestro alrededor es la principal responsable de la investigación sobre el origen de la Vida. Todos los organismos existentes hoy en día son el resultado de la evolución desde el Ancestro Universal que apareció hace 4Ga. La filogenia es la historia evolutiva de una especie o grupo de especies relacionadas. La sistemática se encarga del estudio de la biodiversidad de la Vida en un contexto evolutivo; por lo que, el objetivo de la sistemática es la reconstrucción de la filogenia. La biodiversidad de la Vida actual, en definitiva, es un reflejo de la especiación y macroevolución.



La clasificación de los organismos sigue un sistema jerárquico. Consta de grupos particulares de organismos, taxones, situados a un nivel, categoría, particular. Los taxones relacionados se agrupan en otros taxones mayores, situados en categorías superiores.



La unidad, categoría, básica de clasificación es la especie, que ya definimos en el tema 20. Las especies íntimamente emparentadas, procedentes de un antecesor común, constituyen un género. Los géneros emparentados se agrupan en familias, las familias emparentadas se agrupan en órdenes, los órdenes relacionados en clases, éstas en filum y estos en reinos.



A lo largo de la historia de la Sistemática, se pasó de clasificar a los seres vivos dentro de los Reinos Animal y Vegetal, dependiendo casi exclusivamente de su capacidad de movimiento y de la presencia o ausencia de pared celular o pigmentos fotosintéticos, a clasificarlos en 5 reinos.



En esta clasificación, los procariotas se inscriben en el Reino Monera, los eucariotas unicelulares en el Reino Protista y los eucariotas multicelulares en los Reinos, Vegetal, Hongo y Animal dependiendo de sus estructuras celulares, ciclos vitales y modos de nutrición (autótrofo, heterotrofos que absorben los alimentos y heterótrofos ingestivos).



Pero, en los últimos años y a la luz de nuevos descubrimientos el Reino Monera se ha dividido en Eubacterias y Arqueobacterias. A su vez, se ha dividido el Reino Protista en Archeozoos, eucariotas sin mitocondrias (Giardia), Protozoos y Cromistas (algas pardas y diatomeas) con cloroplastos especiales descendientes de un endosimbionte (alga roja) que contenía un endosimbionte (cianobacteria), son cloroplastos con dos membranas externas adicionales y un núcleo vestigial. Las algas verdes y rojas se incluyen en el Reino Vegetal.



El origen de la célula eucariota, como se puede comprobar, inició una explosión de diversidad biológica. Debido a que una mayor variabilidad es posible desde estructuras más complejas. Los eucariotas unicelulares son mucho más diversos en morfología que los más simples procariotas. A partir de los protistas se rebaso otro umbral en la organización estructural: la multicelularidad. Este fenómeno se produjo desde las agrupaciones coloniales de protistas donde se desarrollo la especialización celular y, la consiguiente, división del trabajo entre diferentes tipos de células (movimiento, reproducción, etc.). Aunque no hay que olvidar que este invento de la multicelularidad ya surgió en los procariotas (p.e., cianobacterias).



A su vez estos 8 reinos estarían incluidos en tres grandes Dominios: Eubacteria, Arqueobacteria y Eucariota.



De todas formas, hay que dejar claro que la historia de la Sistemática de los seres vivos está en constante evolución y que no ha concluido, ni mucho menos.

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Ojalá le sirva...

Atte.
Ge. Pe.
Adm.


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#3 Ge. Pe.

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Publicado el 06 junio 2008 - 11:11







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Un artículo muy actual...


En Ciencia Kanija

http://www.cienciakanija.com/


El Portal Indispensable


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Kanijo, jueves, 05 de junio de 2008


Una nueva forma de pensar en las primeras células de la Tierra






Una visión de una protocélula modelo con una membrana de ácidos grasos y hebras químicamente formadas de ADN




Dado que no existen registros físicos de cómo eran las primeras células primitivas de la Tierra, o cómo crecieron y se dividieron, el equipo de investigación del proyecto de protocélulas ofrece una forma útil de aprender sobre cómo las primeras células de la Tierra interactuaban con su entorno aproximadamente hace 3500 millones de años.

La membrana de ácidos grasos de la protocélula permite que los componentes químicos, incluyendo los bloques básicos del ADN, entren en la célula sin la ayuda de los canales de proteínas y las bombas requeridas por las membranas celulares altamente desarrolladas de la actualidad. También al contrario que las células modernas, la protocélula no usa enzimas para copiar su ADN.

Apoyado en el patrocinio de la Fundación Nacional de ciencia y liderado por Jack W. Szostak de la Escuela Médica de Harvard, el equipo de investigación publicó sus conclusiones en la edición del 4 de junio de 2008 de la edición on-line avanzada de la revista Nature.

“El grupo de Szostak realizó una creativa aproximación a esta compleja investigación e hizo una contribución significativa a nuestra comprensión del transporte de pequeñas moléculas a través de membranas”, dijo Luis Echegoyen, director de la División de Química de la NSF. “Este es un gran logro de la financiáción de la investigación básica de la NSF”.

Algunos científicos han propuesto que las antiguas fumarolas hidrotermales podrían haber sido lugares donde las moléculas prebióticas — moléculas creadas antes del origen de la vida, tales como ácidos grasos y aminoácidos – se formaron. Una animación creada por Janet Iwasa del Laboratorio Szostak

http://www.nsf.gov/n...n...426&org=NSF

muestra un escenario teórico en el cual se formaron los ácidos grasos en la superficie de minerales en las profundidades de la Tierra, y más tarde salieron a la superficie en la erupción de un géiser.

Cuando los ácidos grasos están en un entorno acuoso, espontáneamente se reordenan de tal forma que sus “cabezas” hidrofílicas, o afines al agua, interactúan con las moléculas de agua de alrededor y sus “colas” hidrofóbicas, o contrarias al agua, están protegidas del agua, lo que da como resultado la formación de diminutas esferas de ácidos grasos llamadas micelas.

Dependiendo de las concentraciones químicas y del pH del entorno, las micelas pueden convertirse en láminas de membranas en capas o vesículas cerradas. Los investigadores usan común mente vesículas para modelar las membranas celulares de las protocélulas. Una segunda animación creada por Iwasa muestra cómo se pudieron haber formado las vesículas.

http://www.nsf.gov/n...n...427&org=NSF


Cuando el equipo comenzó a trabjar, los investigadores no estaban seguros de que los bloques básicos requeridos para copiar el material genético de la protocélula fuesen capaces de entrar en la célula.

“Demostrando que esto puede tener lugar, y que en realidad sucede de forma bastante eficiente, hemos llegado un poco más cerca de nuestro objetivo de hacer una protocélula funciona que, en el entorno adecuado, sea capaz de crecer y dividirse por sí misma”, dijo Szostak.

Los co-autores del artículo de Nature incluyen a Sheref S. Mansy, Jason P. Schrum, Mathangi Krishnamurthy, Sylvia Tobe y Douglas A. Treco del Laboratorio Szostak.

Fecha Original: 4 de junio de 2008
Enlace Original http://www.nsf.gov/n...govDel=USNSF_51




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#4 Invitado_jhoana_*

Invitado_jhoana_*
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Publicado el 20 noviembre 2009 - 11:53

mui regular porque no dise lo que yo quiero para mi trabajo
:-P

#5 Ge. Pe.

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Publicado el 20 noviembre 2009 - 12:59

mui regular porque no dise lo que yo quiero para mi trabajo
:-P




Estimada Jhoana

Es posible que sea muy regular, pero....¿por qué no nos dice que quiere para su trabajo?

Atte.

Ge. Pe.

Mod.

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#6 Invitado_agustina_*

Invitado_agustina_*
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Publicado el 20 junio 2010 - 06:34

Necesito una imagen de la célula de los hongos con los nombres de las partes...
por favor.. desde ya muchas gracias...

#7 Ge. Pe.

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Publicado el 21 junio 2010 - 07:30

Necesito una imagen de la célula de los hongos con los nombres de las partes...por favor.. desde ya muchas gracias...

 


Estimada Agustina...  


entre acá:


http://www.vi.cl/for...a/page__st__600  


Escrito 18 August 2009 - 05:30 AM

Página 31 del tema.




Y acá tiene muchas imágenes:


http://www.google.hu...ved=0CB0QsAQwAA



Busque así en su explorador:

"estructura de las células de los hongos"

Encontrará este enlace:

http://www.google.hu...l=&oq=&gs_rfai=



Que le vaya bien.


Atte.

Ge. Pe.

Adm.

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#8 Invitado_agustina_*

Invitado_agustina_*
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Publicado el 21 junio 2010 - 04:29

Gracias por responder pero no es lo que necesito..




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