Como pasar de procariota a eucariota كيفية الانتقال من خلايا بدائيّة النواة إلى خلايا حقيقيّة النواة How to go from prokaryote to eukaryote

Los mecanismos moleculares que han llevado a originar una célula eucariota sigue siendo una de las grandes preguntas en el campo de la biología evolutiva. Aquellos que ven la evolución como algo perverso, plantean esto como un problema inabarcable para la ciencia, y por tanto debemos de aceptar la creación de todos los seres vivos en su forma actual, como única alternativa posible. Además, en su afán de desacreditar la evolución, plantean experimentos tan absurdos como esperar que una bacteria se transforme en eucariota bajo la atenta mirada de un investigador en el microscopio.
 Dejando ideas peregrinas aparte, la ciencia plantea varias hipótesis acerca del origen de la célula eucariota. Una de ellas es la que hipotetiza un origen simbionte de los eucariotas.
Según esta hipótesis la célula eucariota ha surgido por una asociación entre un ancestro eucariota (un núcleo rodeado de membrana) o bien una arqueobacteria que ha establecido simbiosis con otras bacterias, que son el origen de las mitocondrias (producen ATP), cloroplastos (obtienen energía a partir de la luz) o cilios (que permiten el movimiento).
Esta hipótesis es muy atractiva pero, ¿está basada en pura especulación o por el contrario existe alguna evidencia experimental de que esto puede ser así?. Evidentemente lo que no se puede hacer es esperar que estas asociaciones se establezcan ante nuestros ojos en el laboratorio, pero sí podemos escudriñar y buscar en la naturaleza algún modelo que nos permita comprobar si esto es factible.
En el norte de Australia vive una especie de termitas cuyo nombre científico es Mastotermes darwiniensis.
Este voraz insecto se alimenta de madera, entre otros sustentos vegetales. Un componente muy abundante de la madera es la celulosa, un polímero que no es fácil de digerir. El intestino de las termitas constituye un interesante ecosistema donde abundan las bacterias y los protozoos. Muchos de ellos ayudan a la digestión de la celulosa. Son tan importantes, que sin estos microorganismos, la termita no podría digerir este polímero glucídico.
Uno de los protozoos que reside como simbionte en el tubo digestivo de la termita es Mixotrica paradoxa un eucariota móvil descrito por vez primera en 1933 por J.L. Sutherland.

Este organismo eucariota está lleno de curiosidades. En primer lugar no posee mitocondrias. En su lugar posee bacterias endosimbiontes en su citoplasma que suministran al protozoo el ATP necesario para vivir. Mixotrica es móvil, y para poder moverse posee una serie de flagelos en uno de los polos de la células. Sin embargo estos flagelos sólo le permiten rotar sobre sí mismo, no puede avanzar ni retroceder. Esta tarea la llevan a cabo 250.000 espiroquetas, como las de la foto, que se encuentran insertadas en las membranas celulares.
Y esas bacterias que están asociadas al protozoo son imprescindibles para que Mixotrica pueda vivir. Sabemos que los antibióticos presentan una leve toxicidad para las células eucariotas, mientras que matan a los procariotas. Se ha podido comprobar que la adición de concentraciones de antibiótico que no son tóxicas para eucariotas, pero sí matan bacterias, impedían el desarrollo de Mixotrica, lo que sugiere que las bacterias asociadas al protozoo son necesarias para su supervivencia.
En resumen Mixotrica es un bonito modelo que aportar evidencias de simbiogénesis como origen de la célula eucariota. La combinación es posible y viable, al menos en el entorno en el que estos organismos viven.

http://lacienciaysusdemonios.com/2010/01/24/como-pasar-de-procariota-a-eucariota

 

From prokaryotes to eukaryotes

 

The Origin and Evolution of Cells

 

يتابع بحث الآليات الجزيئيّة، التي قادت لظهور الخليّة حقيقيّة النواة، حضوره بقوّة في حقل علم الأحياء التطوريّ. 

 

فمن يرون التطوّر كشيء فاسد، يعتبرون هذا الأمر مشكلة لا يمكن للعلم كشف أسرارها، وبالتالي، يتوجّب علينا قبول أسطورة الخلق لجميع الكائنات الحيّة بصورتها الحاليّة، كبديل وحيد ممكن. 

 

إضافة لهذا، وفي سعيهم الحثيث للحطّ من قدر التطوّر، يطرحون إختبارات لا معنى لها، من قبيل انتظار تحوُّل بكتريا إلى خليّة حقيقيّة النواة تحت نظر الباحث العامل على المجهر.

بترك تلك الأفكار المُستهَجَنَة بعيداً، يطرح العلم فرضيّات عديدة تقترب من أصل الخليّة حقيقيّة النواة. 

 

تفترض إحداها أصل تعايشيّ للخلايا حقيقيّة النوى.

ظهرت هذه الخليّة، وفق هذه الفرضيّة، عبر شراكة بين سلف حقيقيّ النواة (نواة محاطة بغشاء) أو عتيقة قد أقامت علاقات تعايش مع بكتريا أخرى (هي أصل الميتوكوندريا أو المتقدرة المُنتجة للأدينوسين ثلاثيُّ الفوسفات)، الصانعات اليخضوريّة (التي تحصل على الطاقة اعتباراً من الضوء) أو أهداب (تسمح بالحركة).

 

هذه الفرضيّة جذّابة، لكن هل تأسَّست على التأمُّل فقط؟ 

 

أم يوجد أدلّة تجريبية ما، تُثبت إمكان حصول هذا؟

 

 ما هو بديهي، هو عدم تأمُّل حصول هذه الشراكات أمام عيوننا في المُختبر، لكن، نعم، يمكننا البحث والتقصِّي في الطبيعة عن نموذج قائم يسمح لنا باختبار إمكانيّة حصول هذا.

يعيش في شمال استراليا نوع من النمل الأبيض أسمه العلميّ نمل داروين Mastotermes darwiniensis. 

 

تتغذّى هذه الحشرة الشرهة على الخشب بين أنواع نباتيّة أخرى. فالسللوز عبارة عن مادة وفيرة في الخشب، وهو عبارة عن مكوثر (بوليمير) هضمه ليس سهلاً. 

 

معي هذه الحشرة عبارة عن نظام هام يعجُّ بالبكتريا والأوالي. حيث يساعده الكثير منها على هضم السيللوز. فهذه البكتريا ذات أهمية بالغة، فدونها، لن يتمكن النمل الأبيض من هضم السللوز.

أحد الأوالي المقيمة، كحالة تعايش، في القناة الهضميّة للنمل هو ميكسوتريتشا بارادوكسا Mixotricha paradoxa وهو حقيقيّ النواة متحرِّك، وُصِفَ للمرّة الأولى عام 1933 من قبل ج. ل. سوزرلاند.
 

هذا الكائن حقيقيّ النواة مليء بما يثير الفضول. 

 

ففي المقام الاول، لا يوجد فيه ميتوكوندريا، فعوضاً عنه يحتوي على بكتريا متعايشة داخليا في سيتوبلازماه، والتي تؤمن للأوالي الأدينوسين ثلاثي الفوسفات اللازم للحياة. 

 

ولكي يتمكّن ميكسوتريتشا من الحركة لديه سلسلة من الأهداب (السياط) في واحد من أقطاب الخليّة. مع ذلك تسمح له تلك السياط بالدوران حول نفسه فقط، حيث لا يمكنه التقدُّم ولا التراجع. يقوم بتلك المهمة 250000 بكتريا حلزونيّة داخلة ضمن الأغشية السللوزية.

البكتريا المرافقة للأوالي فائقة الأهميّة لكي يتمكّن ميكسوتريتشا من العيش. 

 

نعرف بأنّ المضادات الحيويّة تشكل حالة تسميم شديد للخلايا حقيقيّة النواة، بينما تقتل الخلايا بدائيّة النواة. 

 

جرى التحقُّق من إضافة كميّات غير سميّة من المضادات الحيوية غير السميّة على الخلايا حقيقيّة النواة، لكنها أماتت البكتريا وقد أعاقت نموّ ميكسوتريتشا، الأمر الذي يوحي بأنّ البكتريا المرافقة للأوالي ضروريّة لبقائها على قيد الحياة.

الخلاصة

الأوالي ميكسوتريتشا، هو نموذج رائع يساهم بتقديم أدلّة على النشوء التعايشيّ، كأصل للخليّة حقيقيّة النواة. فالإتحاد ممكن وحيوي، على الأقلّ، في الوسط الذي تعيش به تلك الكائنات الحيّة.