Semana 13 del semestre 2022A

  

Evolución de la Vida enclaustrada en rocas porosas de las chimeneas submarinas

Evolución Celular

versión 1.3

2020/05/04

Última modificación: 2021/05-29

Chicos.

Como recordarán de geografía, la existencia de la Tierra alcanza poco más de 4.6 Giga-años. Ese tiempo se divide en Eones, Eras, Periodos y Épocas. 

La Vida apareció en la Tierra probablemente hace unos 3.8 Ga (miles de millones), aunque con toda seguridad fue hace más de 3.5 Ga. Al inicio del eón Arqueano (arque- = antiguo). 

Tiempo Geológico como si fuese un día 

Representación artística del eón Arqueano

Las primeras células muy probablemente se originaron en el fondo oceánico. En unas estructuras llamadas Chimeneas Hidrotermales Submarinas que aún existen en la actualidad. En estas estructuras existe la fuente de energía química y condiciones termodinámicas adecuadas para impulsar los procesos análogos a los vitales y cuya evolución dio origen a los primeros seres vivos.

Ventosa alcalina de la "Ciudad Perdida" en el fondo del océano Atlántico.

Las primeras células fueron claramente de tipo procariótico.

Células procariotas: pequeñas sin organelos membranosos..

Siempre como Sistema Termodinámicamente Abierto

Durante unos 2 mil millones de años (2 Ga) todas las especies formadas por evolución fueron procarióticas. Al estudiar las secuencias del ADN de sus genomas, hoy sabemos que muy pronto la Vida se dividió en dos linajes que Woese denominó, Bacteria y Archaea:

Carl Woese (1977) descubrió los dos linajes de especies con células procarióticas.

Las arqueobacterias y las eubacterias no pueden distinguirse visualmente entre sí. Ambos linajes tienen el mismo modo de vida y complejidad procariota. Las diferencias entre ellas son profundas pero a nivel de sus secuencias de ADN y a nivel molecular. Por ello, es difícil hablar de ellas de un modo que tenga sentido y sea comprensible para los conocimientos previos de los estudiantes de bachillerato. Solamente como una probadita mencionamos:

Algunas diferencias entre las arqueobacterias y eubacterias.

Desde un tiempo muy lejano los dos linajes se separaron y siguieron divergiendo evolutivamente. En algún momento no más de hace 2 Ga apareció la célula Eucariótica. Con la fusión de dos organismos unicelulares procarióticos (endosimbiosis): una arqueobacteria y una eubacteria cuya evolución dio lugar una estructura celular nueva, capaz de mayores posibilidades morfológicas y de complejidad.

Fusión celular más probable, según lo que sabemos ahora.

La coevolución de ambas células dio origen a la célula eucariótica donde aún podemos reconocer a la eubacteria ancestral en las mitocondrias.

Nótese el nucleoide resaltado de rojo

Así la Vida en la Tierra, entre hace 1.5 y 2 Ga, estaba representada por tres dominios según Woese:

Aunque al principio sólo existían organismos unicelulares eucarióticos del Reino Protista, según Whittaker.

Y dos Reinos según Whittaker: Monera y Protista.

Ejemplo de un organismo procariótico, Reino Monera.

Un ejemplo de organismo eucariótico unicelular, Reino Protista.

Durante varios cientos de millones de años, a partir de la primera célula eucariótica evolucionaron muchos linajes de protistas y en algún momento de la coevolución de un protista con una cianobacteria aparecen las células eucarióticas fotosintéticas (algas). Las cianobacterias devienen con el tiempo en cloroplastos. 

Más tarde, hace unos 800 a 600 Ma, con la evolución de la multicelularidad en muchos linajes y el desarrollo embrionario aparecieron los grupos que Whittaker les asignó (en 1969) el taxón de Reinos: Fungi, Animalia y Plantae.

Esquema de 5 Reinos de Whittaker (1959)

La Endosimbiosis en Eukarya dio origen a diferentes tipos de algas