La evolución de las células primitivas

La evolución en el periodo Precámbrico estuvo marcada por dos acontecimientos importantes, el primero fue el desarrollo de la fotosíntesis y acumulación del oxígeno en la atmosfera. Esto condujo a la aparición de un nuevo tipo de célula nucleada que fue capaz de la reproducción sexual avanzada. Las variaciones genéticas hicieron que los individuos estuvieran mejor adaptadas para sobrevivir y reproducirse en un determinado ambiente.

En los estratos cámbricos abundan la variedad de especies y lo más característico son los artrópodos (trilobites). Durante muchos años se pensó que en el periodo precámbrico no había fósiles, como si la fauna del cámbrico hubiera apareció de repente, para lo cual Darwin no pudo dar una respuesta satisfactoria. A partir de la descomposición de los isotopos radiactivos en la corteza, se descubrió que los fósiles de primitivos animales en rocas debajo de los estratos cámbricos puede darse parte de la respuesta, pero solo amplia el registro fósil a unos 100 millones de años.

Fue a partir de la década de 1950 cuando se avanzó con la explicación de vida precámbrica, en donde Walcott interpreto los estromatolitos como arrecifes fosilizados formados de varios tipos de algas. Recientemente se han encontrado estromatolitos vivos, además se han identificado microfósiles en unos 45 depósitos de estromatolitos. Además de la importancia en el registro fósil, la distribución en las formas de vidas actuales, se puede deducir en ocasiones cuando aparecieron por primera vez ciertas aptitudes bioquímicas en la secuencia evolutiva.

A partir de la década de 1960 se establece la clasificación de los organismos en base al núcleo es decir eucariotas y procariotas. Las eucariotas presentan núcleo definido y las plantas, animales y vegetales pertenecen a este grupo. Los procariotas abarcan a las cianobacterias y algas verdeazules. Una característica importante de las células eucariotas es la presencia de organelos y las más importantes son las mitocondrias y los cloroplastos. En donde se ha sugerido estos organelos derivaron evolutivamente de microorganismos de vida libre.

Otra diferencia importante respecto a su evolución es la tolerancia de oxígeno, en donde se plantea la hipótesis que los procariotas evolucionaron en un periodo en donde las concentraciones de oxígeno en el ambiente no eran constantes, y cuando aparecieron los eucariotas, la cantidad de oxigeno era estable y elevada. En los eucariotas, el proceso metabólico central es la respiración, en donde se lleva a cabo la combustión de la glucosa en la presencia de oxígeno para producir dióxido de carbono, agua y energía (ATP).

El metabolismo de la respiración está conformado por la glucolisis y el ciclo del ácido cítrico. El combustible que se consume en el ciclo de ácido cítrico es el piruvato producido en la glucolisis. Por consiguiente, el ciclo respiratorio completo es mucho más eficaz que la sola glucolisis. Además la similitud entre la fermentación de los procariotas y la glucolisis de los eucariotas presenta muchos puntos en común y se supone que existe una relación evolutiva entre ambos.

En esta sección el autor nos describe primero lo que es un acido graso tanto en sus formas saturadas (sin enlaces múltiples entre los átomos de carbono) como las insaturadas (con dos o tres enlaces entre sus atomos de carbono) para poder decirnos que en un principio debió existir un ancestro común, el cual formaba esos acidos grasos pero poco a poco se bifurco la capacidad de elongar las cadenas de acido graso tomando unos organismos la capacidad de añadir carbonos con dobles enlaces y otros con solo añadir carbonos con un enlace, por lo que aparecieron los eucariotes que solo pueden sintetizar acidos grasos saturados (sin dobles enlaces entre sus moléculas de carbono). Como no se requiere oxigeno para este proceso se cre que un ancestro común anaerobio comenzó a formar dichos acidos grasos. Así paso el tiempo hasta que comenzó a aparecer el oxigeno y a su vez las células eucariotas cada vez con mas requerimientos de oxigeno y por lo tanto no pudieron existir en la era precámbrica donde no existía oxigeno.

Mas adelante el autor nos describe la manera de catalogar por edad (época en la que existio el microorganismo) el tipo de celula existente en esa etapa de la vida. Para ello se basa en los datos fosiles que son al parecer los únicos registros y que deben clasificarse en el tamaño del fosil, ramificación del fosil, si su cuerpo esta seccionado, si se observan estructuras tipo esporas, si son espinosas, si son ramificados, si son de formas esferoidales, además de tomar en cuenta el tamaño de la célula, ya que se toma como referencia 100micrométros en delante para eucariotes. Con todo esta información se logra establecer que las células eucariotas datan de unos 1500millones de años atrás y que flotaban libremente ya que se encontraron en lutitas (sedimentos depositados en aguas mas profundas).

Nos narra el autor que las cianobacteras y las plantas debieron originarse de un ancestro común cuando las concentraciones de oxigeno fluctuaban ya que unas son capaces de activar mecanismos de utilización de oxigeno cuando lo requieren y las otras siempre tienen el mecanismo activado. Aquí nos describe la peligrosidad del oxigeno en los diferentes tipos de rutas metabólicas ya que se ven afectadas por un incremento en la concentración optima de oxigeno.

Otro aspecto muy importante de adaptación primitiva es la fijación de Nitrogeno ya que solamente las procariotas pueden fijarlo. Aquí el autor resalta los hallazgos de unas estructuras fosiles llamadas heterocistos que datan de unos 2200millones de años pertenecientes a la era precámbrica. La característica de estas estructuras es que tenían la alta necesidad de protegerse del oxigeno mediante una pared celular a manera de barrera musilaginosa donde el oxigeno no tan fácil lograba penetrar, y por si ello llegara a ocurrir, en el interior del heterocisto había enzimas que rápidamente consumían ese oxigeno para que la estructura heterocistica no sufriera daño alguno ya que el interior existía un complejo enzimático llamado nitrogenasas cuya función es la fijación del nitrógeno y son extremadamente sensibles a la presencia de oxigeno. Fue entonces que gracias a estas estructuras fijadoras de nitrógeno, las células eucariotas ya no requirieron tener una mecanismo fijador del mismo cuando aparecieron 500 millones de años después, ya que había suficiente nitrógeno fijado y asimilable para estas células mas modernizadas.