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Precélula

Los términos precélula , protocélula , etc. , se utilizan frecuentemente para designar entidades ancestrales hipotéticas que preceden a las células completas . El significado de...

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Los términos precélula , protocélula , etc. , se utilizan frecuentemente para designar entidades ancestrales hipotéticas que preceden a las células completas . El significado de estos términos varía según las diferentes hipótesis sobre la evolución temprana de la vida y, por consiguiente, según las publicaciones correspondientes.

Hay diferentes hipótesis que intentan explicar el origen de los tres dominios de la vida ( Woese et al. 1990) [ 1 ] a partir de un último ancestro común universal (LUCA). [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] La naturaleza de esta entidad ancestral sigue siendo un tema importante de debate.

Según la hipótesis del mundo del ARN (escenario de replicación primero), [ 3 ] [ 4 ] durante una fase precelular y celular temprana, [ 3 ] [ 4 ] los primeros sistemas biológicos autorreplicantes se basaron en ARN catalítico que evolucionó etapa por etapa hasta una célula ancestral casi completa, el último ancestro común universal ( LUCA ) [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] del cual surgieron los tres dominios de la vida [ 1 ] .

Esta célula ancestral (a veces también llamada precélula o protocélula), una estructura hipotética basada en lípidos, podría haber confinado el ARN en tiempos antiguos. Esta estructura permitía que el ARN permaneciera cerca de otras moléculas de ARN, manteniéndolas concentradas y permitiendo una mayor velocidad de reacción de las enzimas . [ 5 ] Habría tenido membranas semipermeables , permitiendo el paso únicamente de ciertas moléculas. Estas estructuras cerradas podrían haber facilitado la selección natural en las moléculas de ARN.

Según la teoría de la precélula ( Kandler 1994ff) [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] , basada en la hipótesis del mundo de hierro-azufre (escenario de metabolismo primero), [ 9 ] el metabolismo primordial condujo a la diversificación temprana de la vida a través de la evolución de una población multifenotípica de precélulas , definidas por Kandler como entidades sueltas metabolizadoras y replicantes que exhiben muchas de las propiedades básicas de una célula pero no una membrana citoplasmática propia ni un cromosoma estable, lo que permite un intercambio mutuo frecuente de información genética.

Diversificación temprana de la vida con la teoría precelular de Kandler ( Kandler 1998, p. 22) [ 8 ]

De esta población de precélulas surgieron sucesivamente los tres grupos fundadores A, B, C y, a partir de ellos, las células precursoras (aquí llamadas protocélulas) de los tres dominios de la vida [ 1 ] , dando lugar primero al dominio Bacteria, luego al dominio Archea y finalmente al dominio Eucarya.

Por lo tanto, bajo este escenario no existía una “primera célula” ancestral casi completa ni una etapa celular completa. En cambio, los tres dominios se originaron a partir de una población de precélulas en evolución. La aparición de las células fue un proceso de mejoras evolutivas sucesivas, para el cual Kandler introdujo el término celularización . [ 7 ] [ 8 ]

En la figura adyacente se presenta un esquema del escenario precelular, donde las mejoras evolutivas esenciales se indican con números:

"(1) Formación reductiva de compuestos orgánicos a partir de CO o CO2 mediante química de coordinación Me-azufre; (2) aprovechamiento de diversas fuentes de energía redox y formación de enzimas y plantillas primitivas; (3) elementos de un aparato de transcripción y traducción y asociaciones laxas; (4) formación de precélulas; (5) genomas circulares o lineales estabilizados; (6) membranas citoplasmáticas; (7) paredes celulares rígidas de mureína; (8) diversas paredes celulares rígidas no mureínas; (9) envoltura celular glicoproteica o glicocálix; (10) citoesqueleto; (11) cromosomas complejos y membrana nuclear; (12) orgánulos celulares mediante endosimbiosis". [ 8 ] : 22

Este escenario podría explicar la distribución casi aleatoria de características evolutivamente importantes entre los tres dominios y, al mismo tiempo, la existencia de las características bioquímicas más básicas (código genético, conjunto de aminoácidos proteicos, etc.) en los tres dominios (unidad de la vida), así como la estrecha relación entre las arqueas y las eucariotas.

La teoría de las precélulas de Kandler está respaldada por Wächtershäuser . [ 10 ] Según Wächtershäuser, las precélulas tenían una membrana compuesta por moléculas lipídicas de enantiómeros mixtos . A medida que avanzaba la selección natural, las precélulas podrían haber desarrollado membranas lipídicas estereoespecíficas mediante la fisión y fusión frecuentes de precélulas racémicas . [ 10 ]

Para conocer más teorías sobre la evolución de las células, consulte el artículo principal Historia de la vida (ejemplos en el capítulo “Primero la replicación”).

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 Woese CR , Kandler O , Wheelis ML (junio de 1990). "Hacia un sistema natural de organismos: propuesta para los dominios Archaea, Bacteria y Eucarya" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 87 (12): 4576– 4579. Bibcode : 1990PNAS...87.4576W . doi : 10.1073/pnas.87.12.4576 . PMC 54159 . PMID 2112744 .  
  2. 1 2 Harold, Franklin M. (2014). En busca de la historia celular: La evolución de los componentes básicos de la vida . Chicago, Londres: University of Chicago Press. ISBN 978-0-226-17428-0.
  3. 1 2 3 4 Madigan, Michael T.; Martinko, John M.; Bender, Kelly S.; Buckley, Daniel H.; Stahl, David A. (2015). Biología de los microorganismos de Brock (14.ª ed.). Boston: Pearson Education Limited. págs. 29, 374, 381. ISBN   978-1-292-01831-7.
  4. 1 2 3 4 Madigan, Michael T.; Aiyer, Jennifer; Buckley, Daniel H.; Sattley, Matthew; Stahl, David A. (2022). Biología de los microorganismos de Brock (16.ª ed.). Harlow: Pearson Education Limited. pág. 431. ISBN   978-1-292-40479-0.
  5. ↑ Black, S (23 de mayo de 1970). "Evolución precelular y el origen de las enzimas". Nature . 226 (5247): 754– 5. Bibcode : 1970Natur.226..754B . doi : 10.1038/226754a0 . PMID 5443250. S2CID 4271189 .  
  6. ↑ Kandler, Otto (1994). "La diversificación temprana de la vida". En Stefan Bengtson (ed.). Vida temprana en la Tierra. Simposio Nobel 84. Nueva York: Columbia UP, págs. 152-160 . 
  7. 1 2 Kandler, Otto (1995). "Bioquímica de la pared celular en arqueas y sus implicaciones filogenéticas". Journal of Biological Physics . 20 ( 1– 4): 165– 169. doi : 10.1007/BF00700433 . S2CID 83906865 . 
  8. 1 2 3 4 Kandler, Otto (1998). «La diversificación temprana de la vida y el origen de los tres dominios: una propuesta» . En Jürgen Wiegel; Michael WW Adams (eds.). Termófilos: ¿las claves de la evolución molecular y el origen de la vida? Londres: Taylor and Francis Ltd. pp. 19–31 . ISBN  978-0-203-48420-3.
  9. ↑ Wächtershäuser, Günter (1988). "Antes de las enzimas y las plantillas: teoría del metabolismo de la superficie" . Microbiological Reviews . 52 (4): 452– 484. doi : 10.1128/mr.52.4.452-484.1988 . PMC 373159. PMID 3070320 .  
  10. 1 2 Wächtershäuser, Günter (2003). " De las precélulas a los eucariotas: una historia de dos lípidos" . Microbiología molecular . 47 (1): 13– 22. doi : 10.1046/j.1365-2958.2003.03267.x . PMID 12492850. S2CID 37944519 .