Orígenes de las células
Biología
Conceptos clave
- Síntesis abiótica: moléculas orgánicas formadas desde compuestos inorgánicos bajo atmósfera reductora (sin O₂).
- Mundo del ARN: el ARN actuó primero como portador de información y catalizador; luego fue desplazado por ADN y proteínas.
- LUCA (Last Universal Common Ancestor): ancestro común de Bacteria, Archaea y Eukarya; procariota de ~3 500 Ma — no el "primer ser vivo".
- Teoría endosimbiótica (Margulis, 1967): mitocondrias y cloroplastos descienden de procariotas fagocitados y no digeridos.
- Endosimbiosis serial: Alphaproteobacteria → mitocondria; luego Cianobacteria → cloroplasto en células ya eucarióticas.
Tierra primitiva y origen de las primeras células
- Atmósfera reductora (~4 000 Ma): rayos UV y vulcanismo permitieron síntesis de aminoácidos (experimento Miller-Urey, 1953).
- Primeras células procarióticas (~3 800 Ma): compartimentos lipídicos con ARN autorreplicante; metabolismo fermentativo anaerobio.
- Estromatolitos de Pilbara (~3 500 Ma): evidencia fósil más antigua de vida.
- Gran Evento de Oxidación (~2 400 Ma): cianobacterias acumularon O₂ → presión selectiva para respiración aerobia.
Las cuatro evidencias de la endosimbiosis
- ADN circular: mitocondrias y cloroplastos tienen ADN circular bacteriano; el nuclear eucariota es lineal.
- Ribosomas 70S: los organelos tienen ribosomas 70S sensibles a cloranfenicol; los citoplásmicos son 80S y resistentes.
- Doble membrana de origen diferente: membrana interna = bacteriana (rica en cardiolipina); membrana externa = del fagosoma del huésped.
- Fisión binaria: los organelos se dividen por fisión binaria; no se forman de novo ni por mitosis.
Invaginación de membrana vs. endosimbiosis
- Núcleo: pliegues internos rodearon el ADN → envoltura nuclear de doble membrana; ambas membranas provienen del huésped.
- Contraste crítico: en mitocondrias/cloroplastos cada membrana tiene origen distinto (bacteriano vs. fagosoma).
- Transferencia génica: >99% de genes mitocondriales originales se transfirieron al núcleo; proteínas regresan al organelo vía péptido de tránsito.
Ejemplo resuelto
- Problema: célula tratada con cloranfenicol. ¿Qué inhibe y cómo apoya la endosimbiosis?
- Cloranfenicol bloquea subunidad 50S de ribosomas 70S → inhibe síntesis mitocondrial (herencia bacteriana).
- Ribosomas citoplásmicos 80S no se ven afectados → inhibición selectiva evidencia el origen endosimbiótico.
En el examen IB
- Error frecuente: confundir las dos membranas; la interna es bacteriana (cardiolipina), la externa es del fagosoma.
- Error frecuente: describir LUCA como "el primer ser vivo" — es el ancestro común más reciente.
- Preguntas de 4+ marks: exigen ≥ 3 evidencias con mecanismo justificado; contrastar organelos de novo vs. lo observado.
- Distinción NS: núcleo → invaginación; mitocondrias/cloroplastos → endosimbiosis; ambos producen doble membrana por mecanismos distintos.