19 de octubre de 2009

La conquista del medio terrestre por los organismos pluricelulares (I)






Los seres vivos son pertinaces, adaptables y expansivos, debido a que su reproducción provoca, por regla general, un número cada vez mayor de descendientes a lo largo de las generaciones sucesivas; cuando el número de individuos de las poblaciones biológicas rebasa un cierto límite, aparecen fenómenos de competencia por el espacio, alimento, luz…. y sobreviene la conquista de nuevos territorios inexplorados en busca de los recursos vitales que ya escasean en los antiguos territorios debido a la superpoblación; de esta manera, los seres vivos, más tarde o más temprano, se expanden y se extienden por el planeta; de todas formas, la capacidad de expansión depende de las características de la especie, de su plasticidad adaptativa, de su capacidad para conquistar nuevos ambientes; hay especies muy ligadas a determinados ambientes, que son incapaces de salir de ellos, si estos ambientes se modifican o se destruyen, la especie puede llegar a extinguirse; son las especies estenóicas; ej: el oso panda, el koala… En cambio, hay otras especies, las eurióicas, que tienen unos límites de tolerancia ecológica más amplios y son capaces de soportar cambios relativamente grandes del ambiente donde viven; ej: la cucaracha, el hombre… Son estas especies, las que tienen un potencial de expansión más considerable.

Llegó un tiempo en la historia de nuestro planeta, en el que ciertos ambientes oceánicos comenzaron a estar superpoblados y determinadas especies de diversos grupos de seres vivos, especies intrépidas y aventureras, más bien eurioicas, exploraron nuevos hábitats y se adentraron en el medio terrestre. Es probable que el tránsito desde las aguas marinas a tierra firme se produjese, en muchas ocasiones, pasando por etapas intermedias de agua dulce (ríos, lagos, pantanos…). Es probable también, que, en aquellas épocas, la concentración de oxígeno en la atmósfera y la capa de ozono, ya fuesen como en la actualidad y esto estimuló esta conquista, por razones que ya he explicado anteriormente.
Varios grandes grupos de organismos pluricelulares realizaron este gran paso con éxito: Los vegetales terrestre o plantas, los hongos, los artrópodos y los vertebrados

Por el registro fósil de que disponemos, las primeras plantas aparecieron sobre la Tierra a comienzos del Silúrico, hace unos 440 m.a. Eran plantas muy primitivas y simples todavía, de porte herbáceo, del grupo de las Psilofitales, parecidas a algas, algo más complejas; a este respecto, se cree, por su semejanza en pigmentos fotosintéticos y sustancias de reserva celular, que derivaron de ciertos grupos de algas verdes que colonizaron los medios terrestres de la época. Con el tiempo, estas plantas se expandieron y diversificaron fácilmente (el medio terrestre estaba a su disposición, vacío e inexplorado) y evolucionaron, dando lugar a una serie de grupos de plantas cada vez más diversos y complejos, y mejor adaptados, como ya veremos.

Parece ser que los hongos colaboraron en la conquista del ambiente terrestre por las plantas ya que aparecen dichos organismos en las raíces de gran número de estas plantas fósiles; les proporcionarían humedad y facilitarían ciertos nutrientes, ayudándoles en esta aventura. No está claro si los primeros hongos terrestres fueron estos socios radiculares de las primitivas plantas o si aparecieron hongos que conquistaron la tierra por su cuenta y de donde procedían; el registro fósil es apenas inexistente; es probable que los primitivos hongos procediesen de determinados grupos de algas ¿quizá algas rojas?.

1 de octubre de 2009

Origen de la célula eucariota (II)




Otra consecuencia de la complejidad celular causada por las endosimbiosis fue el modo en que se resolvió el intercambio de genes entre células. Este fenómeno, realizado en bacterias mediante conjugación, en condiciones adversas, aumenta la variabilidad de genes en las diferentes generaciones bacterianas; esta variabilidad, unida a la provocada por mutaciones, potenciaba la evolución de dichas células. En las células eucariotas, ante la inviabilidad del intercambio de genes por conjugación se ideó un proceso de intercambio más complejo: la reproducción sexual. Dos células de la misma especie pero de distinto signo sexual, una femenina y otra masculina se atraen, se fusionan (fecundación) y reúnen sus respectivas fibras de cromatina con los genes en una única célula doble, el cigoto. Esta célula huevo tendrá por lo tanto las fibras de cromatina duplicadas; un lote de fibras procederá de la célula masculina o padre y el otro lote de la célula femenina o madre y por lo tanto habrá una dotación doble de genes. Los genes están duplicados y las fibras de cromatina (cromosomas) apareados. A esta célula y las que resulten por división mitótica de ella, se las denomina diploides. Si posteriormente estas células desean intercambiar de nuevo genes, deben reducir su número de fibras de cromatina y de genes a la mitad mediante un proceso de meiosis, parecido a la mitosis pero más complejo. Se forman así, células con una dotación simple de fibras de cromatina y de genes, las células haploides, que ya se pueden unir entre sí o fecundarse. Estas células haploides que se fecundan se llaman gametos. ¿Cómo se distribuyen los genes en los gametos? ¿Tendrá un gameto determinado todos los genes de procedencia materna o femenina y otro gameto todos los genes de procedencia paterna o masculina? Si esto fuese así, el intercambio de genes se realizaría de manera muy limitada y lenta a lo largo de las generaciones celulares. Lo que ocurre es que un gameto puede tener fibras de cromatina y genes paternos y maternos según un proceso de azar y además durante la meiosis se produce un proceso de intercambio de genes (recombinación génica) entre cromosomas homólogos (entrecruzamiento cromatínico). Los cromosomas homólogos están apareados y uno es de origen paterno y el otro materno.

Estos dos últimos procesos, distribución al azar de los cromosomas en los gametos y recombinación génica, aumentan la frecuencia de intercambio de genes y por lo tanto barajan las mutaciones, potenciando la variabilidad génica en las sucesivas generaciones celulares. De esta forma se favorece la evolución.

Las células eucarioticas, al igual que las bacterias, también utilizan otros mecanismos de intercambio de genes: son los llamados mecanismos de transmisión horizontal, los virus como vectores de transmisión (transducción) y las bácterias, mediante genes móviles en plásmidos. De esta forma, mediante la infección vírica y bacteriana se pueden transmitir genes eucarióticos de unos individuos a otros, e incluso, de unas especies a otras, cuando estos genes son transportados por los microorganismos infecciosos.

Los seres vivos se transforman, se adaptan al ambiente cambiante, evolucionan a nivel molecular mediante las mutaciones, que modifican el ADN y por lo tanto los genes. De esta forma, el ADN responde a los cambios del ambiente, transformándose si es necesario y enriqueciéndose con nuevas experiencias a lo largo de su vida y de las generaciones, es decir mutando. A nivel celular, se completa esta adaptación y evolución con el intercambio de genes entre las diferentes células, con lo cual intercambian sus experiencias y sus logros evolutivos. Las mutaciones o cambios para adaptarse al ambiente no siempre son positivas y ventajosas y muchas moléculas de ADN se destruyen y muchas células mueren en el intento, pero siempre sobreviven algunas que se reproducen con menos competencia ya que tienen logros ventajosos respecto a otras células y la vida se expande a pesar de la resistencia ambiental. A nivel molecular (ADN) la acción-ambiente reacción-mutación es directa y simple pero a nivel celular se complica. Los cambios ambientales, que a nivel molecular, consisten en radiaciones o moléculas químicas que afectan al ADN directamente, afectan más indirectamente a las células. El ADN está más protegido en el nucleoide de las bacterias y núcleo de células eucariotas contra los agentes mutágenos por las cubiertas celulares y el propio citoplasma, con lo cual las mutaciones se producen con menos frecuencia y las células evolucionan más despacio que las biomoléculas, además de ser más estables.