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anvitel
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EVOLUCIÓN CELULAR, TEORÍA ENDOSIMBIONTE

LA CÉLULA
EVOLUCIÓN CELULAR
TEORÍA ENDOSIMBIONTE


http://www.te.ipn.mx/polilibros/biol...osimbionte.htm

http://www.arrakis.es/~lluengo/origencelula.html

La teoría endosimbionte considera la posibilidad de que las células actuales hayan evolucionado a partir de células ancestrales que tenían una relación estrecha de convivencia e interacción (de mico a la celula ), en las que se perfeccionó dicha simbiosis al grado de integrar en un sólo organismo, propiedades conjugadas.


El modelo de ésta teoría habla de que algunas cianobacterias (en las que se supone la existencia de una capacidad fotosintética y una condición procariótica) y ciertas bacterias de respiración aeróbica con igual condición procariota, se integraron a una céula ancestral y eucariótica, para establecer una simbiosis interna en ésta última, donde la compleja relación evolucionaría hasta originar una célula donde la bacterias formarían un papel de organelo, como los cloroplastos y las mitocondrias, lo que supondría una capacidad mayor de supervivencia ante las exigencias del medio.

Ésto sugiere entonces, que se fusionaron elementos para convertirse en una célula primitiva que ya podía realizar fotosíntesis y una mejor función respiratoria, así como la obtención de mayor cantidad y calidad de energía.





Carl Woese (1980) denominó protobionte o progenote al antepasado común de todos los organismos y representaría la unidad viviente más primitiva, pero dotada ya de la maquinaria necesaria para realizar la transcripción y la traducción genética. De este tronco común surgirían en la evolución tres modelos de células procariotas :

arqueas
urcariotas
bacterias
Durante un período de más de 2000 millones de años, solamente existieron estas formas celulares, por lo que se puede pensar que se adaptaron a vivir en todos los ambientes posibles y "ensayarían" todos los posibles mecanismos para realizar su metabolismo.
La evolución celular se produjo en estrecha relación con la evolución de la atmósfera y de los océanos. La teoría más aceptada es que :

las primeras células serían heterótrofas anaerobias, utilizarían como alimento las moléculas orgánicas presentes en el medio. Como estas moléculas terminarían por agotarse, podría haber ocurrido una primera crisis ecológica, si no hubiera sido porque en algún momento de la evolución celular...


algunas células aprendieron a fabricar las moléculas orgánicas mediante la fijación y reducción del CO2. Se iniciaba así la fotosíntesis, como un proceso de nutrición autótrofa. El empleo del agua en la fotosíntesis como donante de electrones, tuvo como origen la liberación de O2 y por tanto la transformación de la atmósfera reductora en la atmósfera oxidante que hoy conocemos.
Empezón una revolución del oxígeno que causaría la muerte de muchas formas celulares para las que fue un veneno, otras se adaptarían a su presencia y ...


algunas células aprendieron a utilizarlo para sus reacciones metabólicas, lo que dio lugar a la respiración aerobia, realizando una nutrición heterótrofa aerobia.


Estas formas celulares tienen organización procariota y son de pequeño tamaño. A partir de ellas, se piensa que evolucionaron las células eucariotas.



El siguiente paso en la evolución celular fue la aparición de las eucariotas hace unos 1.500 millones de años. Lynn Margulis, en su teoría endosimbiótica propone que se originaron a partir de una primitiva célula procariota, que perdió su pared celular, lo que le permitió aumentar de tamaño, esta primitiva célula conocida con el nombre de urcariota. Esta célula en un momento dado, englobaría a otras células procarióticas, estableciéndose entre ambos una relación endosimbionte.


Algunas fueron las precursoras de los peroxisomas, con capacidad para eliminar sustancias tóxicas formadas por el creciente aumento de oxígeno en la atmósfera.
Otras fueron las precursoras de las mitocondrias, encargadas en un principio de proteger a la célula huésped contra su propio oxígeno.


Por último, algunas células procariotas fueron las precursoras de los cloroplastos .
De hecho, mitocondrias y cloroplastos son similares a las bacterias en muchas características y se reproducen por división. Poseen su propio ADN y poseen ARN ribosómicos semejantes a los de las bacterias.


La incorporación intracelular de estos organismos procarióticos a la primitiva célula urcariota, le proporcionó dos características fundamentales de las que carecía:

La capacidad de un metabolismo oxidativo, con lo cual la célula anaerobia pudo convertirse en aerobia.
La posibilidad de realizar la fotosíntesis y por tanto ser un organismo autótrofo capaz de utilizar como fuente de carbono el CO2 para producir moléculas orgánicas.
Así mismo, la célula primitiva le proporcionaba a las procariotas simbiontes un entorno seguro y alimento para su supervivencia.

Se trataría de una endosimbiosis altamente ventajosa para los organismo implicados, ya que todos ellos habrían adquirido particularidades metabólicas que no poseían por sí mismos separadamente, ventaja que sería seleccionada en el transcurso de la evolución.

En el siguiente dibujo, puede verse esquematizada esta teoría endosimbiótica:


La increible bacteria menguante


Cualquier aficionado al cine de Ciencia Ficción habrá visto la película "El increíble hombre menguante" en la que el protagonista, debido a la exposición a una misteriosa niebla radioactiva, va menguando de tamaño progresivamente. Bueno, pues parece que ese proceso está pasando con otro tipo de ser vivo, o más bien podríamos decir que está pasando con su genoma.
Una serie de grupos españoles liderados por la Dra Latorre , llevan tiempo investigando la simbiosis entre bacterias y áfidos (más conocidos como pulgones). En concreto estudian la relacion entre las bacterias Buchnera aphidicola BCc y Serratia symbiotica , que habitan dentro del pulgón Cinara cedri, en unos organos especiales llamados bacteriomas. Este grupo ha encontrado que el genoma de B. aphidicola es más pequeño que el que se encuentra en bacterias similares pero de vida libre.
Este fenómeno conocido como "reducción del genoma" es bastante frecuente en la Naturaleza cuando se dan fenómenos de simbiosis. De hecho las mitocondrias presentes en nuestras células lo han sufrido. Simplemente, el endosimbionte va perdiendo funciones biológicas porque el hospedador se las cubre y ya no las necesita. Por ejemplo, los aminoácidos (la comida) se los da sintetizados el hospedador al endosimbionte, asío que este pierde la capacidad metabólica de sintetizarlos. Pero claro, la segunda parte del trato simbiontico es que el endosimbionte debe de dar algo a cambio al hospedador. En el caso de las mitocondrias, son ellas las que nos permiten "respirar" y utilizar el oxígeno para nuestro metabolismo celular.
Pero si es una cosa tan "normal", ¿qué tiene de especial la reducción genómica en B. aphidicola?.
Lo sorprendente es que la reducción ha sido enorme. El genoma de esta bacteria es de 420 kilobases y codifica para 362 proteínas. Ese tamaño es dos tercios más pequeño que el tamaño de otras bacterias endosimbiontes del género Buchnera. Pero hay no se acaba la cosa. Se han perdido tantas funciones que el endosimbionte parece que es "inutil" para la vida del pulgón. En otras simbiosis, Buchnera es la responsable de sintetizar el aminoácido esencial triptófano y la vitamina riboflavina. En este caso esas funciones se han perdido. De hecho parece que es el otro endosimbionte, Serratia symbiotica, el que está manteniendo a Buchnera y al pulgón tras haber captado ambas funciones entre otras.
Entonces ¿Para qué sirve tener a Buchnera como endosimbionte si el trabajo ya lo hace Serratia? La hipótesis que propone el grupo valenciano es que esto es el "fin de una larga amistad" que ha durado unos cientos de millones de años. Al dejar de ser útil para el pulgón, el destino más probable para Buchnera es su extinción y su reemplazamiento por S. symbiotica.
Y es que con las cosas de comer no se juega



Lee lo relativo al tema en:

Academia de Biología.FUNDAMENTOS DE BIOLOGÍA CELULAR.
1a. edición.
Ed. Textos y problemarios de Educación media superior. Secretaría Académica. IPN. México. 1998.
Biggs, A. et. al.BIOLOGÍA. "La dinámica de la vida".
1a. edición.
Mc. Graw-Hill. México. 2000.
Vázquez, Conde, R. BIOLOGÍA.
Publicaciones Cultural. México. 1999.
Muñíz, H., E. et. al. BIOLOGÍA.
1a. ed. Editorial Mc. Graw-Hill. México. 2000
Conn, E.; Stumpf, P. BIOQUÍMICA FUNDAMENTAL.
5a. edición. Editorial Limusa. México. 1996.
Audesyrk & Audesyrk. BIOLOGÍA. "La vida en la tierra".
4a. edición. Ed. Prentice-Hall. México. 1996
Kimball, J. W. BIOLOGÍA.
4a. ed. Fondo Educativo Interamericano. México. 1982


La dieta del microbio

http://curiosidades-microbiologia.blogspot.com/
La dieta del pomelo, la dieta de la lechuga, la dieta disociada,... Cuando el verano se acerca una gran parte de la población femenina (y también de la masculina) comienzan a torturarse intentando reducir en unos pocos días todos aquellos excesos culinarios que han disfrutado durante el resto del año. Bueno, parece que la microbiología puede venir en su ayuda.

Más de uno habrá escuchado la historia de que hay personas que por mucho que coman parecen no engordar, mientras que otras que solo comen un poco de lechuga enseguida se les hinchan las carnes. Generalmente se suele explicar este fenómeno refiriéndose a la persona que engorda con la cantinela "Tiene un metabolismo distinto". La explicación ha dicha situación parece que tiene que ver más con el metabolismo de los microorganismos intestinales que con el metabolismo de la persona afectada, al menos según los últimos estudios.
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La revista Nature está haciendo un seguimiento del último congreso de la ASM. En este congreso, el grupo liderado por Samuel Buck en la Washinnton University de Missouri ha presentado unos resultados muy llamativos sobre la relación entre microorganismos intestinales y obesidad, en concreto sobre el papel jugado por la archaea Methanobrevibacter smithii. Cuando comemos solemos ingerir una gran y diversa cantidad de compuestos. Algunos de esos compuestos son digeridos y metabolizados por nuestro organismo, pero otros son procesados por los microorganismos de nuestros intestinos. La archaea M. smithii es capaz de metabolizar diversos compuestos fibrosos indigeribles para nosotros, pero al hacerlo resulta que los subproductos de dicho metabolismo si son asimilables por nuestro organismo, y generalmente se asimila como se asimilan las grasas. Pero no solo ocurre con la fibra, también puede suceder con las grasas o con los carbohidratos. Es decir, nosotros creemos que estamos comiendo fibra que nos va a permitir adelgazar y este bicho lo que hace es transformarla en algo que luego nuestro cuerpo convertirá en michelines.

Bick y sus colaboradores realizaron el siguiente experimento para demostrar este punto. Tomaron ratones nacidos en ambiente estéril y sin microbios en su intestino. A unos cuantos les dieron una dosis de una bacteria intestinal típica de los mamíferos llamada Bacteroides thetaiotaomicron (B. theta para los amigos). A otros les dieron esa bacteria pero acompañada de M. smithii. Lo primero que notaron los investigadores es que los ratones que portaban a M. smithii tenían 100 veces más B. theta que si solo se inyectaba esta última sola. Eso ya nos está indicando que hay un sinergismo entre ambos microorganismos.

Pero lo mejor estaba por llegar. Cuando ambos microbios están presentes, B. theta metaboliza mejor los fructanos y los transforma en ácidos grasos que nosotros acumulamos como grasa. ¿Y donde están esos fructanos? Pues es uno de los componentes más comunes de las cebollas, el trigo y los espárragos. Al final encontraron que los ratones con ambos tipos de microbios tenían un 15% más de grasa que los ratones con un solo tipo de microbio.

Se sabe que un 85% de la población humana porta a M. smithii o algún pariente cercano. La pregunta es ¿Tiene los obesos una mayor proporción de ese microorganismo y los delgados una proporción menor? Y para aquellos preocupados por su figura estival ¿Se podrá diseñar una dieta en base a inoculación de microbios que nos haga adelgazar? El propio Samuel Buck reconoce que se está investigando pero que todo ello aún está en fase de total especulación.

Pero está claro que si tienen éxito es posible que dentro de poco nos vendan una especie de yogurt con inhibidores del crecimiento de M. smithii.


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http://evolucionarios.blogalia.com/historias/34634
Vamos a dejar de mirar al otro lado del Atlantico por un rato. En Galicia, La Coruña por mas señas, se esta celebrando el III congreso de Comunicación Social de la Ciencia, Sin Ciencia no hay Cultura. De hecho, hoy finaliza, asi que no tardaran mucho en aparecer por Blogalia comentarios sobre el evento (atentos a ver que se cuenta el Pez, que para eso estara ahorita mismo en faena).

La verdad es que estuve tentado de ir, porque el tema es interesante y los ponentes son gente de calidad. Por ejemplo, la charla inaugural estuvo a cargo de Lynn Margulis. Una amable lectora (gracias Rebeca) me ha pasado el enlace al articulo de La Voz de Galicia, que incluye una entrevista con Margulis que retrata fielmente como es Lynn y todo el circo que se monta alrededor de sus charlas. Para muestra, un boton:
-Usted explica la evolución en procesos de interacción de bacterias, mientras que los neodarwinistas la argumentan en una acumulación de mutaciones producidas al azar. ¿Son tesis tan contrapuestas?
-Yo no niego nunca la existencia de mutaciones al azar, pero lo que han producido son bacterias que continúan en animales y plantas. Cuando tú mides el efecto de una mutación lo que ves es la pérdida de características. Si haces mutagénesis con una mosca drosophila no sale una mejor, más grande y más ágil, sino que la que sale es una enferma, una mutante. No rechazo la idea de mutación, que regula unos procesos y tiene una influencia, pero no es la forma de pasar de una especie a otra.
Quiza lo que falte en el articulo, que habria pasado de ser una buena (si bien breve) entrevista a ser un articulo redondo, sea consultar otras fuentes para contrastar las opiniones de Margulis, porque cosas como las de la cita se las traen.
Una bacteria endosimbionte posee el genoma más estable descubierto hasta el momento
05/07/02


Biomedia (Barcelona). Las bacterias Buchnera, que viven en el interior de los áfidos –insectos conocidos popularmente como pulgones– poseen el genoma más estable descubierto hasta ahora. Estas bacterias han mantenido prácticamente sin cambios su secuencia genética durante más de cincuenta millones de años, según lo presentado por un grupo de científicos de la Universidad de Uppsala, Suecia, en el número 296 de la revista Science.

Los investigadores de la Universidad de Uppsala y de la Universidad de Arizona han llegado a esta conclusión describiendo y comparando los genomas de dos bacterias: Buchnera (Sg) y Buchnera (Ap), simbiontes de dos tipos de áfidos que divergieron hace unos 50 a 70 millones de años.

Esta simbiosis intracelular, dentro de un tipo de células especializadas llamadas bacteriocitos que se localizan en el abdomen de los áfidos, representa una de las más íntimas interacciones entre bacterias y células eucariotas, como describe un estudio anterior realizado por el Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Tokio, en Japón. Según este estudio, la mayoría de las especies de áfidos tienen entre 60 y 80 bacteriocitos, dentro de los cuales hay vesículas que contienen a la bacteria Buchnera.

Estas bacterias endosimbiontes están emparentadas evolutivamente con la bacteria Salmonella, pero la adaptación a los áfidos ha supuesto una drástica reducción del tamaño de su genoma, que ahora sólo tiene unas 640 000 bases, cerca del 14% del genoma de la especie Salmonella.

La bacteria Buchnera penetra en los áfidos cuando éstos se encuentran en las primeras fases de desarrollo embrionario. Así, cuando el áfido se reproduce, las bacterias que contienen sus bacteriocitos infectan directamente a los embriones formados. Se cree que este sistema de simbiosis se ha mantenido, al menos, durante los últimos 150 millones de años.

Según los científicos que han publicado el estudio, la importancia actual de estas bacterias es que los áfidos no podrían vivir mucho tiempo sin ellas. Si se les trata con antibióticos, los insectos se vuelven estériles, o mueren. Gracias a los datos obtenidos de restos fósiles, los investigadores han podido estimar que los áfidos relacionados con Buchnera se separaron hace unos 50 o 70 millones de años. Como las bacterias Buchnera ya vivían en el cuerpo de los áfidos cuando éstos divirgieron, se puede deducir que las dos subespecies de bacteria se separaron en el mismo momento que sus hospedadores. De esta forma, han logrado calcular, por primera vez, cuántas mutaciones se han acumulado en el genoma bacteriano en un período de entre 50 a 70 millones de años.

Sorprendentemente, el análisis ha mostrado que estas pequeñas y aisladas bacterias han escapado de los estragos del tiempo. La mayor sorpresa es que el orden de los genes no ha cambiado durante los últimos 50 millones de años. Esta estabilidad representa un severo contraste con los genomas de las especies de Salmonella. Se ha calculado que el genoma de la bacteria entérica ha sufrido 2000 veces más mutaciones que las sufridas por los endosimbiontes de los áfidos.

Los investigadores sugieren que el secreto de esta extrema estabilidad radica en que durante un estadio temprano de evolución, las bacterias eliminaron los genes que eran necesarios para cortar y pegar material genético. Concluyen además, que es extremadamente improbable que las bacterias en cuestión puedan volver a la vida normal fuera de los insectos, al ser completamente dependientes de éstos. La pregunta que se hacen ahora los científicos es si las bacterias pueden ser consideradas como tales o si deberían clasificarse ya como órganos propios de los áfidos.

Más información en la red:
Universidad de Uppsala: http://info.uu.se/press.nsf/pm/varldens.mest.idDE.html
Integrated Buchnera Genoma Database, Universidad de Tokio: http://buchnera.gsc.riken.go.jp/index.html
«Coevolución de bacterias endosimbióticas e insectos», Universidad de Valencia: http://www.uv.es/metode/anuario2000/174_2000.html
Moran Lab Home Page: http://eebweb.arizona.edu/Faculty/Mo...es/index2.html
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Cita:
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Re: EVOLUCIÓN CELULAR, TEORÍA ENDOSIMBIONTE

Una extraña simbiosis


Sanguijuela medicinal


El lugar más lógico para buscar simbiosis en los animales es, como se sabe, dentro de su intestino. Las bacterias que allí viven (la flora intestinal) nos ayudan a digerir los alimentos y, a su vez, se benefician devorando nuestros desechos.

Mientras que la mayor parte de los tractos intestinales de los animales están colonizados por complejas mezclas de microbios, hay un animal que en su interior sólo permite vivir a una única clase de microorganismo.

En efecto, la sanguijuela medicinal (Hirudo medicinalis) sólo tiene a la bacteria Aeromonas veronii biovar(*) sobria como único simbionte específico.

(*) el término biovar indica una variedad subespecífica de cepa bacteriana en la que las bacterias son distinguibles de las de otras cepas en base a sus características fisiológicas. Originalmente se le llamaba biotipo.

Este caso extremo de simpleza simbiótica, prácticamente único, nos autoriza a profundizar sobre sus peculiaridades.


Hirudo medicinalis

El microbio simbionte de la sanguijuela es un sujeto interesante por sí mismo: es el causante de varias enfermedades de los seres humanos.
Aeromonas vive en el buche y el intestino.


Desde la gangrena y necrosis de las heridas hasta la septicemia, pasando por varias diarreas y colitis, Aeromonas ha preocupado a los médicos desde la noche de los tiempos, ya que muchas veces emigra desde la boca de la sanguijuela hacia la herida en la piel del paciente. De este modo, se evitaba el derrame cerebral de un hipertenso, pero se lo mataba de una infección generalizada.

El reciente renacimiento en el uso de las sanguijuelas para el tratamiento de la hipertensión arterial ha derivado en un nuevo interés, no sólo en Hirudo, sino también en su simbionte Aeromonas. Hoy día, los médicos no olvidan administrar antibióticos preventivamente antes de aplicar las sanguijuelas, no sea que a Aeromonas le dé por ver qué tan grande es el mundo fuera del intestino del bicho y dé la casualidad de que usted esté en el camino.

La capacidad de esta bacteria para colonizar tejidos ajenos lleva a la interesante conclusión de qué Aeromonas es infecciosa para todo el mundo excepto para la sanguijuela.

Y, claro, a las dos debe convenirles.

La sanguijuela medicinal es un gusano segmentado, pariente cercano de nuestra conocida lombriz de tierra. En rigor, representa una mejora evolutiva de la lombriz, ya que la sanguijuela tiene una cabeza (de la que la lombriz carece), eficientes ojos compuestos y la capacidad de digerir la sangre, mientras que su prima está aburrida de sólo comer tierra. Dentro de su trompa suctora, la sanguijuela tiene tres mandíbulas cortantes destinadas a perforar la piel de su huésped.


Aeromonas


Mientras se alimenta, Hirudo segrega varios compuestos químicos, a saber: un vasodilatador y un poderoso anticoagulante. En una sola sesión alimentaria, el gusano ingiere varias veces su propio peso de sangre, lo que justifica el aspecto desagradablemente hinchado y tumefacto que presentan en la sobremesa. La sangre se almacena en un gigantesco buche (que ocupa casi toda la dimensión del animal) donde también vive su simbionte.

Lo primero que la sanguijuela extrae de la sangre son las sales y el agua, que le sirven para soportar hasta seis meses sin comer.

En las décadas del 40 y el 50, los investigadores aislaron y cultivaron cepas del endosimbionte (simbionte interno) de la Hirudo, y creyeron que se trataba de Aeromonas hydrophila. Estudios más recientes de su ARN demostraron que estaban equivocados, y que el amigo del gusano es A. Veronii biovar sobria.

Una vez identificada la especie y la variedad, los investigadores propusieron varias hipótesis acerca de su presencia en el buche y el intestino de la sanguijuela, y de los posibles beneficios que esa asociación les reporta a ambas:


Aeromonas podía digerir la sangre ingerida. Al principio no se detectaron enzimas digestivas en el microbio, pero ahora se sabe que produce distintas enzimas hidrolíticas. Tiene una amplia capacidad para descomponer los glóbulos rojos (mediante un proceso llamado β-hemólisis) y puede, además, inhibiendo la hemólisis, guardar las células sanguíneas intactas durante muchos meses. Una vez destruidos o almacenados los eritrocitos, A. Veronii suelta en el buche una proteasa que se ocupa de disociar las proteínas de la sangre, de modo que puedan ser absorbidas por el gusano.


La calidad nutritiva de la sangre es pobre (Drácula moriría de hambre). Por ejemplo, contiene escasa cantidad de vitamina B12. Se sospecha que Aeromonas provee a Hirudo de los nutrientes que la sangre no es capaz de proporcionarle.


Encontrar un simbionte único en un tracto digestivo es muy difícil, salvo en la sanguijuela. Esto es así porque A. Veronii posee una sustancia química que evita que otra especie bacteriana pueda proliferar en el buche de la sanguijuela. Aeromonas se asegura, de este modo, la exclusividad.

Otros científicos, buscando los motivos de la extraña monoespecificidad de la simbiosis de estos dos organismos, han postulado que Aeromonas es tan útil para la sanguijuela que ella misma secreta un antibiótico que aniquila a las posibles competidoras de su amiga.


Aeromonas en un cultivo


Esta interacción positiva entre dos especies tan distintas sigue asombrando a los científicos, a causa del cuidado con que la naturaleza ha protegido la relación entre un gusano y una bacteria para hacerla prolongada en el tiempo e imposible de interrumpir por factores externos.

¿Y si aprendiéramos de ellas?
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