Somos consecuencia de la endosimbiosis

La teoría más importante acerca del origen de las células que conforman los hongos, plantas y animales (células eucariotas) es que son resultado de una endosimbiosis.

En una simbiosis, dos o más organismos de diferentes especies interactúan de tal manera que los dos se ven beneficiados. Una endosimbiosis será lo mismo, pero donde una especie habita dentro de la otra. Así que, tanto las mitocondrias (el componente que produce energía) como el cloroplasto (el componente responsable de la fotosíntesis de las plantas) podrían tener un origen endosimbiótico.

Célula eucariota donde se aprecia el núcleo celular, las mitocondrias y los cloroplastos. Fuente.

Los cloroplastos pudieron haber sido un organismo primitivo con capacidad de generar sus propios nutrientes usando la luz como fuente de energía, y las mitocondrias un organismo primitivo capaz de generar grandes cantidades de energía a través de un gradiente electroquímico.

Los endosimbiontes han transformado dramáticamente la arquitectura y metabolismo de sus anfitriones, proporcionándoles nuevos genes, proteínas, moléculas señalizadoras y moduladoras de la expresión de esos y otros genes (factores de transcripción), vías metabólicas y compartimientos celulares con funciones especializadas. Esto no hubiera sido posible a través de otras fuerzas evolutivas como mutaciones y transferencia de genes.

Hoy en día, la endosimbiosis se sigue dando y a varios niveles. Ciertos insectos, como los pulgones o áfidos, tienen una bacteria endosimbionte llamada Buchnera, que a su vez posee una γ-proteobacteria como endosimbionte. Ambas producen moléculas importantes para el desarrollo de su hospedero. Es como una muñeca rusa.

También hay casos como el consorcio fototrófico Chlorochromatium aggregatum que cuenta con dos partes: una β-proteobacteria móvil y heterotrófica rodeada por unas sesenta bacterias verde del azufre fotosintéticas donde ambos se benefician. La bacteria móvil se encarga de trasladar a sus compañeros simbiontes a zonas ricas en azufre y luz, mientras que estas últimas le dan un hábitat libre de oxígeno que favorece el crecimiento del primero. Se dice que este consorcio está cerca de ser una relación endosimbiótica porque comparten el espacio y las moléculas presentes entre las membranas celulares de ambos microorganismos.

Muchos tienen una imagen de la evolución que se refleja un árbol: del tronco (un ancestro común de todos los seres vivos) salen ramas principales (los ancestros comunes de todas las bacteria, arqueas, hongos, protistas, plantas y animales) y de ahí secundarias (especies que hoy en día habitan). Sin embargo, cuando hablamos de endosimbiosis se forman anillos evolutivos, donde dos especies diferentes convergen en una.

Todos los procariotas están categorizados en cinco grandes grupos: las arqueas (donde encontramos a los organismos más extremos de la tierra), los bacilos y clostridios (ambos con bajo porcentaje de guanina y citosina en su ADN), las actinobacterias (alto porcentaje de guanina y citosina, que incluye a muchos de los patógenos humanos) y las bacterias de doble membrana o Gram negativas (el grupo más diverso). De acuerdo a una investigación liderada por el Dr. James Lake de la Universidad de California Los Ángeles, donde se analizó el genoma de docenas de microorganismos, se observó que las bacterias Gram negativas pudieron haber tenido un origen endosimbionte entre los clostridios y las actinobacterias. 

La simbiosis, incluyendo la endosimbiosis, no ocurrió en una sola generación. Se desarrolló a través de largos periodos de tiempo donde compañeros simbiontes evolucionaron, se adaptaron e intercambiaron material genético a través de los mecanismos de transferencia genética gracias a su proximidad física. Aún no se sabe cuánto tiempo tomó para desarrollarse una célula eucariota o las bacterias gram negativas por endosimbiosis, pero ha sido la responsable de la gran diversidad de organismos vivos que habitan sobre la tierra.

Una consecuencia de la posible endosimbiosis entre las actinobacterias y clostridios fueron las cianobacterias, que fueron las responsables de la producción del oxígeno y cambiar la atmósfera primitiva de la Tierra, teniendo un profundo impacto en la evolución de la vida. Nosotros somos el resultado de este proceso.