El origen de los Cloroplastos | Aprender ciencias en Scitable

Los plástidos son componentes esenciales de la fotosíntesis en las plantas y las algas. Los científicos están debatiendo los acontecimientos que condujeron a la aparición de los plastidios en las células eucariotas.

Los orgánulos llamados plastos son los principales sitios de la fotosíntesis en células eucariotas. Los cloroplastos, así como cualquier otro orgánulo citoplasmático que contiene pigmentos que permita la recolección y la conversión de la luz y dióxido de carbono en alimentos y energía, son plástidos. Se encuentran principalmente en las células eucariotas. Los plastidios pueden agruparse en dos tipos distintos, dependiendo de su estructura de membranas: plástidos primarios y secundarios. Los cloroplastos primarios se encuentran en la mayoría de las algas y plantas, y las secundarios, más complejos, normalmente se encuentran en parte del plancton, como diatomeas y dinoflagelados. Explorar el origen de los plastidios es un apasionante campo de investigación, ya que mejora nuestra comprensión de la base de la fotosíntesis en las plantas verdes, nuestra fuente principal de alimento en el planeta Tierra.

Cloroplasto en una célula eucariótica actual

Plastidios primarios y endosimbiosis 

¿De dónde proceden los plástidos? Su origen se explica por endosimbiosis, el acto de un protista heterótrofo unicelular que envuelve una cianobacteria fotosintética de vida libre y la mantiene, en lugar de formar parte del aparato digerido en una vacuola (Margulis 1970; McFadden 2001; Kutschera y Niklas 2005). La célula capturada (la endosimbionte) se redujo entonces a un organelo funcional limitado por dos membranas, y se transmitió verticalmente a las siguientes generaciones. Este conjunto improbable de eventos estableció los linajes ancestrales del supergrupo eukaryota “Plantae” (Cavalier-Smith 1998; Rodriguez-Expeleta et al. 2005; Weber, Linka, y Bhattacharya 2006), que incluye muchas algas fotosintéticas y las plantas terrestres.

La idea de la endosimbiosis fue propuesta por primera vez por Konstantin Mereschkowski, un prominente biólogo ruso, en 1905. Él acuñó el término “simbiogénesis” cuando observó la relación simbiótica entre los hongos y las algas (Mereschkowski 1905). El término “endosimbiosis” es de origen griego (endo, que significa “dentro”; síndrome, que significa “con”, y biosis, que significa “vida”), y se refiere al fenómeno de un organismo vivo dentro de otro organismo. En 1923, el biólogo estadounidense Ivan Wallin amplió esta teoría al explicar el origen de las mitocondrias en las células eucariotas (Wallin 1923). Sin embargo, no fue hasta la década de 1960 cuando Lynn Margulis, como un joven miembro de la facultad en la Universidad de Boston, avaló la hipótesis endosimbiótica. Basándose en evidencias citológicas, bioquímicas y paleontológicas, propuso que la endosimbiosis fue el medio por el cual las mitocondrias y los plastos se integraron los en eucariotas (Sagan, 1967; Margulis 1970). En aquellos días, la comunidad investigadora vió su idea como poco convencional y la recibió con mucho escepticismo, pero su trabajo fue publicado finalmente en 1967 (Sagan 1967) después de haber sido rechazado por quince revistas científicas! Hoy en día, la endosimbiosis es una hipótesis ampliamente aceptada para explicar el origen de los orgánulos intracelulares.

Además de estas ideas originales y audaces, ¿qué más hemos aprendido? Desde 1990 hemos visto un rápido avance en las técnicas de la biología molecular y la bioinformática. Utilizando enfoques filogenéticos moleculares, numerosos estudios comparativos han señalado la cianobacteria como el origen de los genes codificados en los plástidos de Plantae y proporcionado pruebas de la transferencia de genes del genoma del endosimbionte al núcleo del huésped (Bhattacharya y Medlin 1995; Delwiche 1999; Moreira, Le Guyader, y Phillippe 2000; McFadden 2001; Palmer 2003; Bhattacharya, Yoon, y Hackett 2004; Rodríguez-Ezpeleta et al. 2005; Reyes-Prieto, Weber, y Bhattacharya 2007).Estos estudios se complementan en varias líneas independientes de evidencia basadas ​​en las proteínas de transporte y la bioquímica de los plastidios (McFadden 2001; Matsuzaki 2004; Weber, Linka, y Bhattacharya 2006; Reyes-Prieto & Bhattacharya 2007). El establecimiento de plastos primarios en eucariotas se estima que se ha producido 1,5 mil millones años atrás (Hedges 2004; Yoon et al. 2004; Blair, Shah, & Hedges 2005), pero datar tal acontecimiento basándose en datos moleculares sigue siendo polémico debido a la apoyo limitado proporcionado por los registros fósiles (Douzer et al. 2004).

Considerando que la endosimbiosis que implica una cianobacteria explica la creación de plastos primarios en Plantae, la historia es más complicada en otros eucariotas fotosintéticos, que albergan plastos secundarios con estructuras más complejas. Los plastos que se encuentran en Paulinella chromatophora (una ameba filosa) son una excepción a la regla. Estos organismos se deriva de endosimbiosis primaria con cianobacterias mucho más recientes y que se produjo aproximadamente hace 60 millones de años (Bhattacharya, Helmchen, y Melkonian 1995; Marin, Nowack, y Meklonian 2005; Yoon . et al 2006). Estas trazas de plastidios señalan en su origen a un donante del tipo cianobacterias Prochlorococcus/Synechococcus (Yoon et al. 2006).  El origen de las Plastidos | aprender ciencias en Scitable.

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