Endosimbiosis secundaria en eucariotas fotosintéticos

Seguramente muchos de nosotros hemos oído alguna vez en la vida la palabra “simbiosis” y nos hemos hecho una idea de lo que significa. Para los más perdidos en el tema, simbiosis significa: “asociación entre dos o más organismos para obtener beneficio mutuo, existiendo una total dependencia entre ellos”. Es decir: no pueden vivir libremente fuera de dicha asociación. Algunos de los ejemplos más cotidianos de simbiosis los encontramos en los líquenes: asociación hongo-cianobacteria o bacteria fotosintética.

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Líquen

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Líquen

Yendo un poco más allá, si nos paramos a pensar en la etimología de la palabra endosimbiosis, llegaremos a la conclusión de que ésta es una asociación entre dos organismos donde uno (huésped) vive dentro de las células del otro; también llamado hospedador. Este tipo de asociación ocurrió hace millones de años en la historia evolutiva de la vida terrestre y ha sido tal su importancia y sus ventajas para la adaptación de los organismos al entorno que se terminó conservando. Esto permitió la aparición y diversificación de toda la vida que conocemos, a excepción de las bacterias; ahora explicaré por qué…

Hace miles de millones de años, un grupo de organismos unicelulares con la única capacidad de fermentar moléculas orgánicas (esto implica obtener bastante poca energía) internalizó una serie de bacterias capaces de respirar los compuestos orgánicos. La respiración en comparación con la fermentación daba 18 veces más energía. Las bacterias se beneficiaron de ciertas funciones de la célula hospedadora y cedieron parte de su material genético a ésta, convirtiéndose en mitocondrias. De esta manera su estancia dentro del hospedador se conservaría indefinidamente. A partir de ese momento se considera que aparecieron las células eucariotas o células con núcleo (las bacterias no lo tienen y además son mucho más pequeñas). Después de la aparición de la mitocondria, algunas de estas novedosas células eucariotas “decidieron” incorporar también bacterias fotosintéticas o cianobacterías. La incorporación de estas cianobacterias les permitió beneficiarse de los productos generados por la fotosíntesis bacteriana (compuestos orgánicos) de tal forma que podían obtener su propio alimento sin necesidad de salir por ahí a “cazar”. Así pues, de estas primeras endosimbiosis surgieron dos linajes de eucariotas: fotosintéticos y no fotosintéticos.

Estos fenómenos endosimbióticos son los conocidos como endosimbiosis primarias. Pero este no es el tema que toca hoy. Como se puede leer, el título de este artículo es: “Endosimbiosis secundaria en organismos fotosintéticos”. ¿Qué será una endosimbiosis secundaria? Vamos a verlo…

Ya sabemos que la endosimbiosis primaria implica la incorporación de organismos de origen bacteriano que desempeñan una serie de funciones interesantes para la célula hospedadora. Pues la endosimbiosis secundaria implica la incorporación de células eucariotas con endosimbiontes primarios fotosintéticos en otra célula eucariota. El hecho de poseer mitocondrias es obviado, ya que, como hemos visto, se considera célula eucariota a todas aquellas que poseen núcleo verdadero y también mitocondrias. La incorporación de eucariotas fotosintéticos es llevada a cabo por organismos unicelulares: amebas, protozoos, etc. Se originan así una serie de grupos de organismos unicelulares que pueden haber asimilado y conservado la función fotosintética de su huésped o no.

Ameba

Ameba

Tal y como ocurría en el caso de la endosimbiosis primaria, el huésped termina por ceder genes al núcleo celular del hospedador, lo que garantiza la endosimbiosis. Los genes transferidos en ambos tipos de endosimbiosis contendrán información para fabricar componentes que han de retornar al huésped para que pueda continuar desempeñando su función. Aunque algunos de estos genes han terminado por desempeñar otras funciones en la célula hospedadora, dotándola de una serie de nuevas caracterísitcas.

La transferencia de genes entre huésped y hospedador es un elemento de selección muy importante ya que puede dotar de funciones nuevas al hospedador. Dichas funciones están sujetas siempre a selección natural: la incorporación de genes del huésped puede causar mutaciones en el genoma original del hospedador, algunas letales. Así pues, las inserciones genéticas estarán sometidas a presiones selectivas.

Entre los distintos grupos de endosimbiontes secundarios se puede apreciar el proceso de integración del huésped, lo cual da una idea de cómo pudo haberse dado este proceso ancestralmente. Algunos organismos del grupo Euglenophyta muestran una integración completa del organismo endosimbionte, con una perfecta sincronización del ciclo celular. Mientras que otros organismos del grupo Chryptophyta, presentan una integración incompleta, lo cual queda en evidencia durante el proceso de división celular. En ese momento una de las células hijas se lleva al endosimbionte consigo y la otra no, viéndose en la “necesidad” de captarlo de nuevo.

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Chryptophyta

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Euglenophyta

Plasmodium sp.

Plasmodium sp.

También se pueden observar casos de retorno a un hábito “cazador” o heterótrofo y también parásito; obviando la función fotosintética del endosimbionte y dándole “otros usos”. El ejemplo más popular es el del parásito de la malaria (Plasmodium sp.). Este organismo unicelular posee un endosimbionte secundario que ha quedado muy reducido; con una función hasta ahora muy poco conocida. A este endosimbionte secundario se le conoce con el nombre de apicoplasto, haciendo referencia al grupo que pertenece el parásito: ampicomplejos o Apicomplexa.  Lo mismo ocurre con otros organismos unicelulares que hospedan a un endosimbionte eucariota fotosintético pero que no lo “emplean” para beneficiarse de la función fotosintética.

Dicho esto, esperamos que con este artículo hayáis aprendido algo sobre lo que significa endosimbiosis y las implicaciones que ésta ha tenido en la evolución de la vida en la Tierra.

Seguiremos hablando de endosimbiosis próximamente.

Sobre Carlos Manuel Rivero Núñez

Ldo. en biología. Estudiante de máster en genética molecular y biotecnología.

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