Los eucariotas ( / j uː ˈ k ær i oʊ t s , - ə t s / ) [ 3 ] son el dominio Eukaryota o Eukarya , organismos cuyas células tienen un núcleo rodeado por una membrana . Todos los animales , plantas , hongos , algas marinas y muchos organismos unicelulares son eucariotas. Constituyen un grupo importante de formas de vida junto con los dos grupos de procariotas : las bacterias y las arqueas . Los eucariotas representan una pequeña minoría del número de organismos , pero dado su tamaño generalmente mucho mayor, su biomasa global colectiva es mucho mayor que la de los procariotas .
Los eucariotas surgieron dentro del filo arqueal Promethearchaeota . Si se ignora el ADN mitocondrial (que es bacteriano en lugar de arqueal ), esto implicaría solo dos dominios de la vida , Bacteria y Archaea, con los eucariotas incorporados entre las Archaea. Los eucariotas surgieron por primera vez durante el Paleoproterozoico , probablemente como células flageladas . La principal teoría evolutiva es que fueron creados por simbiogénesis entre una arquea anaeróbica Promethearchaeota y una proteobacteria aeróbica , que formó las mitocondrias . Un segundo episodio de simbiogénesis con una cianobacteria creó las plantas, con cloroplastos .
Las células eucariotas contienen orgánulos rodeados de membrana, como el núcleo , el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi . Los eucariotas pueden ser unicelulares o multicelulares . En comparación, los procariotas suelen ser unicelulares. A los eucariotas unicelulares a veces se les llama protistas . Los eucariotas pueden reproducirse tanto asexualmente por mitosis como sexualmente por meiosis y fecundación (fusión de gametos ).
Etimología
La palabra eucariota deriva de las palabras griegas "eu" (εὖ), que significa "verdadero" o "bueno", y "karyon" (κάρυον), que significa "nuez" o "núcleo", en referencia al núcleo de una célula . [ 4 ]
Diversidad
Los eucariotas son organismos que van desde células unicelulares microscópicas , como los picozoos de menos de 3 micrómetros de diámetro, [ 5 ] hasta animales como la ballena azul , que pesa hasta 190 toneladas y mide hasta 33,6 metros (110 pies) de largo, [ 6 ] o plantas como la secuoya de la costa , de hasta 120 metros (390 pies) de altura. [ 7 ] Muchos eucariotas son unicelulares; la agrupación informal llamada protistas incluye a muchos de ellos, con algunas formas multicelulares como el alga gigante de hasta 200 pies (61 m) de largo. [ 8 ] Los eucariotas multicelulares incluyen a los animales, las plantas y los hongos , pero nuevamente, estos grupos también contienen muchas especies unicelulares . [ 9 ] Las células eucariotas son típicamente mucho más grandes que las de los procariotas —las bacterias y las arqueas— teniendo un volumen alrededor de 10 000 veces mayor. [ 10 ] [ 11 ] Los eucariotas representan una pequeña minoría del número de organismos , pero, como muchos de ellos son mucho más grandes, su biomasa global colectiva (468 gigatoneladas) es mucho mayor que la de los procariotas (77 gigatoneladas), y las plantas por sí solas representan más del 81 % de la biomasa total de la Tierra . [ 12 ]
Los eucariotas son un linaje diverso, compuesto principalmente por organismos microscópicos . [ 13 ] La multicelularidad en alguna forma ha evolucionado independientemente al menos 25 veces dentro de los eucariotas. [ 14 ] [ 15 ] Los organismos multicelulares complejos, sin contar la agregación de amebas para formar mohos mucilaginosos , han evolucionado dentro de solo seis linajes eucariotas: animales , hongos simbiomicotas , algas pardas , algas rojas , algas verdes y plantas terrestres . [ 16 ] Los eucariotas se agrupan por similitudes genómicas, por lo que los grupos a menudo carecen de características compartidas visibles. [ 13 ]
- Los eucariotas varían en tamaño, desde organismos unicelulares hasta enormes árboles y ballenas.
Procariotas (pequeñas células cilíndricas, bacterias , a la izquierda) y un eucariota unicelular, Paramecium.

Características distintivas
Núcleo
La característica distintiva de los eucariotas es que sus células poseen un núcleo bien definido y rodeado por una membrana , lo que los diferencia de los procariotas , que carecen de dicha estructura. Las células eucariotas tienen diversas estructuras internas rodeadas por membranas, llamadas orgánulos , y un citoesqueleto que define la organización y la forma de la célula. El núcleo almacena el ADN celular , que se divide en haces lineales llamados cromosomas ; [ 17 ] estos se separan en dos conjuntos idénticos mediante un huso microtubular durante la división nuclear, en el proceso de mitosis , característico de los eucariotas . [ 18 ]
Bioquímica
Los eucariotas se diferencian de los procariotas en múltiples aspectos, con vías bioquímicas únicas como la síntesis de esteranos . [ 19 ] Las proteínas características de los eucariotas no tienen homología con proteínas de otros dominios de la vida, pero parecen ser universales entre ellos. Incluyen las proteínas del citoesqueleto, la maquinaria de transcripción compleja , los sistemas de clasificación de membranas, el poro nuclear y algunas enzimas de las vías bioquímicas. [ 20 ]
membranas internas
Las células eucariotas incluyen diversas estructuras unidas a la membrana, que en conjunto forman el sistema de endomembranas. [ 21 ] Compartimentos simples, llamados vesículas y vacuolas , pueden formarse por gemación de otras membranas. Muchas células ingieren alimentos y otros materiales mediante un proceso de endocitosis , en el que la membrana externa se invagina y luego se desprende para formar una vesícula. [ 22 ] Algunos productos celulares pueden salir en una vesícula mediante exocitosis . [ 23 ]
El núcleo está rodeado por una doble membrana conocida como envoltura nuclear , con poros nucleares que permiten el paso de material hacia dentro y hacia fuera. [ 24 ] Varias extensiones tubulares y laminares de la membrana nuclear forman el retículo endoplasmático , que participa en el transporte y la maduración de proteínas. Incluye el retículo endoplasmático rugoso, cubierto de ribosomas que sintetizan proteínas; estos entran en el espacio interior o lumen. Posteriormente, generalmente entran en vesículas, que se desprenden del retículo endoplasmático liso. [ 25 ] En la mayoría de los eucariotas, estas vesículas portadoras de proteínas se liberan y su contenido se modifica aún más en pilas de vesículas aplanadas ( cisternas ), el aparato de Golgi . [ 26 ]
Las vesículas pueden estar especializadas; por ejemplo, los lisosomas contienen enzimas digestivas que descomponen las biomoléculas en el citoplasma. [ 27 ]
mitocondrias

Las mitocondrias son orgánulos en las células eucariotas. La mitocondria se conoce comúnmente como "la central energética de la célula" [ 28 ] por su función de proporcionar energía mediante la oxidación de azúcares o grasas para producir la molécula de almacenamiento de energía ATP . [ 29 ] [ 30 ] Las mitocondrias tienen dos membranas circundantes , cada una una bicapa de fosfolípidos , cuya membrana interna se pliega en invaginaciones llamadas crestas donde tiene lugar la respiración aeróbica . [ 31 ]
Las mitocondrias contienen su propio ADN , que tiene similitudes estructurales cercanas al ADN bacteriano , del cual se originó, y que codifica genes de ARNr y ARNt que producen ARN cuya estructura es más cercana al ARN bacteriano que al ARN eucariota. [ 32 ]
Algunos eucariotas, como los metamónadas Giardia y Trichomonas , y el amebozoo Pelomyxa , parecen carecer de mitocondrias, pero todos contienen orgánulos derivados de mitocondrias, como hidrogenosomas o mitosomas , habiendo perdido sus mitocondrias secundariamente. [ 33 ] Obtienen energía mediante acción enzimática en el citoplasma. [ 34 ] [ 33 ] Se cree que las mitocondrias se desarrollaron a partir de células procariotas que se convirtieron en endosimbiontes viviendo dentro de eucariotas. [ 35 ]
Plástidos

Las plantas y varios grupos de algas poseen plastidios, así como mitocondrias. Los plastidios, al igual que las mitocondrias, tienen su propio ADN y se desarrollan a partir de endosimbiontes , en este caso cianobacterias . Generalmente adoptan la forma de cloroplastos que, como las cianobacterias, contienen clorofila y producen compuestos orgánicos (como la glucosa ) mediante la fotosíntesis . Otros participan en el almacenamiento de alimento. Si bien los plastidios probablemente tuvieron un origen único, no todos los grupos que los contienen están estrechamente relacionados. En cambio, algunos eucariotas los han obtenido de otros eucariotas mediante endosimbiosis secundaria o ingestión. [ 36 ] La captura y el secuestro de células fotosintéticas y cloroplastos, la cleptoplastia , ocurre en muchos tipos de organismos eucariotas modernos. [ 37 ] [ 38 ]
Estructuras del citoesqueleto

El citoesqueleto proporciona rigidez estructural y puntos de anclaje para las estructuras motoras que permiten a la célula moverse, cambiar de forma o transportar materiales. Las estructuras motoras son microfilamentos de actina y proteínas de unión a la actina . Estas incluyen α- actinina , fimbrina y filamina en capas y haces corticales submembranosos . Las proteínas motoras de los microtúbulos, dineína y kinesina , y la miosina de los filamentos de actina, hacen que la red sea dinámica. [ 39 ] [ 40 ]
Muchos eucariotas poseen proyecciones citoplasmáticas móviles, largas y delgadas, llamadas flagelos , o múltiples estructuras más cortas llamadas cilios . Estos orgánulos participan en diversos procesos como el movimiento, la alimentación y la percepción sensorial. Están compuestos principalmente de tubulina y son completamente distintos de los flagelos procariotas. Se sostienen mediante un haz de microtúbulos que surge de un centriolo , organizados característicamente en nueve dobletes que rodean a dos simples. Los flagelos pueden presentar pelos ( mastigonemas ), como en muchos estramenópilos . Su interior es continuo con el citoplasma celular . [ 41 ] [ 42 ]
Los centriolos suelen estar presentes, incluso en células y grupos que carecen de flagelos, pero las coníferas y las plantas con flores no los poseen. Generalmente se presentan en grupos que dan origen a diversas raíces microtubulares. Estas forman un componente primario del citoesqueleto y suelen ensamblarse a lo largo de varias divisiones celulares, con un flagelo heredado de la célula progenitora y el otro derivado de ella. Los centriolos producen el huso durante la división nuclear. [ 43 ]
pared celular
Las células de las plantas, algas, hongos y la mayoría de los cromalveolados , pero no las de los animales, están rodeadas por una pared celular. Esta es una capa externa a la membrana celular que proporciona a la célula soporte estructural, protección y un mecanismo de filtración. La pared celular también evita la sobreexpansión cuando entra agua en la célula. [ 44 ]
Los principales polisacáridos que componen la pared celular primaria de las plantas terrestres son la celulosa , la hemicelulosa y la pectina . Las microfibrillas de celulosa están unidas entre sí por la hemicelulosa, incrustadas en una matriz de pectina. La hemicelulosa más común en la pared celular primaria es el xiloglucano . [ 45 ]
Reproducción sexual

Los eucariotas tienen un ciclo de vida que implica reproducción sexual , alternando entre una fase haploide , donde solo hay una copia de cada cromosoma en cada célula, y una fase diploide , con dos copias de cada cromosoma en cada célula. La fase diploide se forma por la fusión de dos gametos haploides, como óvulos y espermatozoides , para formar un cigoto ; este puede crecer hasta convertirse en un cuerpo, cuyas células se dividen por mitosis , y en alguna etapa producir gametos haploides a través de la meiosis , una división que reduce el número de cromosomas y crea variabilidad genética . [ 46 ] Existe una variación considerable en este patrón. Las plantas tienen fases multicelulares tanto haploides como diploides . [ 47 ] Los eucariotas tienen tasas metabólicas más bajas y tiempos de generación más largos que los procariotas, porque son más grandes y, por lo tanto, tienen una menor relación superficie-volumen. [ 48 ]
La evolución de la reproducción sexual puede ser una característica primordial de los eucariotas. Basándose en un análisis filogenético, Dacks y Roger propusieron que el sexo facultativo estaba presente en el ancestro común del grupo. [ 49 ] Un conjunto básico de genes que funcionan en la meiosis está presente tanto en Trichomonas vaginalis como en Giardia intestinalis , dos organismos que antes se creían asexuales. [ 50 ] [ 51 ] Dado que estas dos especies son descendientes de linajes que divergieron tempranamente del árbol evolutivo eucariota, es probable que los genes meióticos básicos, y por lo tanto el sexo, estuvieran presentes en el ancestro común de los eucariotas. [ 50 ] [ 51 ] Especies que antes se creían asexuales, como los parásitos Leishmania , tienen un ciclo sexual. [ 52 ] Las amebas, antes consideradas asexuales, pueden ser sexualmente antiguas; mientras que los grupos asexuales actuales podrían haber surgido recientemente. [ 53 ]
Evolución
Historia de la clasificación
En la antigüedad , Aristóteles y Teofrasto reconocieron los dos linajes de animales y plantas . Linneo, en el siglo XVIII , les otorgó el rango taxonómico de reino . Aunque incluyó a los hongos con las plantas con algunas reservas, posteriormente se comprendió que son bastante distintos y merecen un reino aparte. [ 54 ] Los diversos eucariotas unicelulares se ubicaron originalmente con las plantas o los animales cuando se conocieron. En 1818, el biólogo alemán Georg A. Goldfuss acuñó la palabra Protozoa para referirse a organismos como los ciliados , [ 55 ] y este grupo se expandió hasta que Ernst Haeckel lo convirtió en un reino que abarcaba a todos los eucariotas unicelulares, los Protistas , en 1866. [ 56 ] [ 57 ] [ 58 ] Así, los eucariotas llegaron a ser vistos como cuatro reinos:
En aquel entonces, se pensaba que los protistas eran "formas primitivas" y, por lo tanto, un grado evolutivo , unidos por su naturaleza unicelular primitiva. [ 57 ] La comprensión de las ramificaciones más antiguas en el árbol de la vida solo se desarrolló sustancialmente con la secuenciación del ADN , lo que llevó a que Carl Woese , Otto Kandler y Mark Wheelis propusieran en 1990 un sistema de dominios en lugar de reinos como rango de nivel superior , uniendo todos los reinos eucariotas en el dominio "Eucarya", afirmando, sin embargo, que " ' eucariotas' seguirá siendo un sinónimo común aceptable". [ 1 ] [ 59 ] En 1996, la bióloga evolutiva Lynn Margulis propuso reemplazar reinos y dominios con nombres "inclusivos" para crear una "filogenia basada en la simbiosis", dando la descripción "Eukarya (organismos nucleados derivados de la simbiosis)". [ 2 ]
Filogenia
A principios del siglo XXI, comenzó a surgir un consenso aproximado a partir de estudios filogenómicos. [ 9 ] [ 60 ] [ 61 ] La mayoría de los eucariotas se pueden ubicar en uno de dos grandes clados denominados Amorphea (de composición similar a la hipótesis unikont ) y Diphoda (anteriormente bikonts), que incluye plantas y la mayoría de los linajes de algas. Un tercer grupo importante, Excavata , ha sido abandonado como grupo formal ya que se encontró que era parafilético . [ 62 ] La filogenia propuesta a continuación incluye dos grupos de excavados ( Discoba y Metamonada ), [ 63 ] e incorpora la propuesta de 2021 de que los picozoos son parientes cercanos de las rodofitas. [ 64 ] Los Provora son un grupo de depredadores microbianos descubiertos en 2022. [ 65 ] TSAR es un posible clado que contendría Telonemia y el supergrupo SAR . [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ]
Una visión de los grandes reinos y sus grupos troncales. [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] [ 75 ] Los Metamonada son difíciles de ubicar, siendo posiblemente hermanos de Discoba o de Malawimonadida [ 73 ] o siendo un grupo parafilético externo a todos los demás eucariotas . [ 76 ] Se cree que los eucariotas surgieron dentro del filo arqueal Promethearchaeota . [ 77 ] [ 78 ]
Origen de los eucariotas

El origen de la célula eucariota, o eucariogénesis , es un hito en la evolución de la vida, ya que los eucariotas incluyen todas las células complejas y casi todos los organismos multicelulares. El último ancestro común eucariota (LECA) es el origen hipotético de todos los eucariotas vivos, [ 80 ] y probablemente fue una población biológica , no un solo individuo. [ 81 ] Se cree que el LECA fue un protista con núcleo, al menos un centriolo y flagelo , mitocondrias facultativamente aerobias, sexo ( meiosis y singamia ), un quiste latente con una pared celular de quitina o celulosa y peroxisomas . [ 82 ] [ 83 ] [ 84 ]
Una unión endosimbiótica entre una arquea anaeróbica móvil y una alfaproteobacteria aeróbica dio origen al LECA y a todos los eucariotas con mitocondrias . Una segunda endosimbiosis, mucho más tardía, con una cianobacteria dio origen al ancestro de las plantas, con cloroplastos . [ 79 ]
La presencia de biomarcadores eucariotas en las arqueas apunta a un origen arqueano, a excepción del ADN mitocondrial, que es de origen bacteriano. Los genomas de las arqueas Promethearchaeota poseen numerosos genes de proteínas características de los eucariotas , que desempeñan un papel crucial en el desarrollo del citoesqueleto y las estructuras celulares complejas propias de estos. En 2022, la criotomografía electrónica demostró que las arqueas Promethearchaeota poseen un citoesqueleto complejo basado en actina , lo que proporcionó la primera evidencia visual directa del origen arqueano de los eucariotas. [ 85 ]
Fósiles
Es difícil determinar el momento del origen de los eucariotas. Se han sugerido varios fósiles diferentes que podrían ser eucariotas primitivos, pero siguen siendo objeto de debate. Se estima que los fósiles claramente relacionados con grupos modernos comienzan a aparecer hace unos 1200 millones de años, en forma de algas rojas , aunque se ha sugerido que las algas filamentosas fosilizadas de Vindhya tienen entre 1600 y 1700 millones de años, en lugar de ser del Cámbrico como se pensaba anteriormente. [ 86 ] Un estudio de 2026 sugiere que los primeros eucariotas fósiles (1750-1400 millones de años) podrían haber sido aerobios bentónicos , viviendo en el fondo de aguas oxigenadas, y que no colonizaron ambientes planctónicos hasta mucho más tarde, después de 1000 millones de años. [ 87 ]
Los fósiles del Grupo Ruyang de China, que datan de hace aproximadamente 1.8-1.6 mil millones de años, podrían ser los eucariotas más antiguos conocidos. [ 88 ] Un posible fósil de eucariota multicelular más antiguo es Qingshania magnifica del norte de China, que vivió hace 1.635 mil millones de años. Esto sugeriría que los eucariotas del grupo corona se originaron a finales del Paleoproterozoico ( Statheriense ). Otros eucariotas unicelulares primitivos, Tappania plana , Shuiyousphaeridium macroreticulatum , Dictyosphaera macroreticulata , Germinosphaera alveolata y Valeria lophostriata del norte de China, vivieron hace aproximadamente 1.65 mil millones de años. [ 89 ]

Se conocen algunos acritarcos de al menos 1.65 mil millones de años de antigüedad, y un fósil, Grypania , que podría ser un alga, tiene hasta 2.1 mil millones de años. [ 91 ] [ 92 ] El fósil "problemático" [ 90 ] Diskagma se ha encontrado en paleosuelos de 2.2 mil millones de años de antigüedad. [ 90 ] El fósil neoarqueano Thuchomyces comparte algunas similitudes con los hongos. Se asemeja especialmente al problemático fósil Diskagma , [ 90 ] con hifas y múltiples capas diferenciadas. [ 93 ] Sin embargo, es más de 600 millones de años más antiguo que todos los demás eucariotas posibles, y muchas de sus "características eucariotas" no son específicas del clado, lo que significa que casi con certeza es una estera microbiana. [ 94 ]
Se han encontrado estructuras que se proponen como "grandes organismos coloniales" en las lutitas negras del Paleoproterozoico , como la Formación Francevilliana B , en Gabón , denominada " biota Francevilliana ", que tiene una antigüedad de 2100 millones de años. [ 95 ] [ 96 ] Sin embargo, el estatus de estas estructuras como fósiles es cuestionado, y otros autores sugieren que podrían representar pseudofósiles . [ 97 ]
La presencia de esteranos , biomarcadores específicos de eucariotas , en esquistos australianos indicaba previamente que había eucariotas en estas rocas datadas en 2700 millones de años, [ 19 ] [ 98 ] pero estos biomarcadores arcaicos han sido refutados como contaminantes posteriores. [ 99 ] Los registros de biomarcadores válidos más antiguos tienen solo alrededor de 800 millones de años. [ 100 ] En contraste, un análisis de reloj molecular sugiere la aparición de la biosíntesis de esteroles hace ya 2300 millones de años. [ 101 ] La naturaleza de los esteranos como biomarcadores eucariotas se complica aún más por la producción de esteroles por algunas bacterias. [ 102 ] [ 103 ]
Independientemente de su origen, es posible que los eucariotas no se hayan vuelto ecológicamente dominantes hasta mucho más tarde; un aumento masivo en la composición de zinc de los sedimentos marinos hace 800 millones de años se ha atribuido al surgimiento de poblaciones sustanciales de eucariotas, que consumen e incorporan zinc preferentemente en relación con los procariotas, aproximadamente mil millones de años después de su origen (como máximo). [ 104 ]
Véase también
Referencias
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Enlaces externos
- "Eucariotas" Archivado el 29 de enero de 2012 en Wayback Machine ( Proyecto web Árbol de la Vida )
- " Eucariótico " . La enciclopedia de la vida .
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- Dominios (biología)
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