Atlas de histología vegetal y animal
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La célula. Ampliaciones

CELULARIDAD

El englobamiento de los componentes celulares por una membrana de ácidos grasos es quizás uno de los pasos más controvertidos en el proceso de la formación de las primeras células. Parece claro que todos los tipos celulares actuales, bacterias, arqueas y eucariotas, proceden de un ancestro común al que se le denomina LCA (last common ancestor). Todos ellos poseen un citoplasma con un ambiente reductor, pH neutro y una concentración y tipos de iones determinados. Por ello se cree que el medio en el que aparecieron las primeras células pudo ser parecido al citoplasma de las células actuales. Ello implica que el lugar donde aparecieron las primeras células no sería el mar sino aguas dulces. Se sabe que es difícil formar espontáneamente bicapas lipídicas en medios salinos.

La formación de bicapas lipídicas es sencilla en medios acuosos y estas moléculas se pueden sintetizar sin intervención celular. De hecho, lípidos extraídos del meteorito Murchinson, caído en Australia, son capaces de formar vesículas con membranas bilaminares. Estos lípidos poseen cadenas únicas, al contrario de lo que ocurre en las mebranas actuales que tienen dos cadenas de ácidos grasos. Pero ¿Cómo consiguieron formarse compartimentos cerrados con los componentes necesarios para evolucionar hasta las células actuales?

Hay dos hipótesis:

La vida dentro de la vesícula. En este modelo se pronone que capas de lípidos, mediante la acción del viento y de olas pequeñas, se reordenarían para formar pequeñas vesículas o microbolsas donde quedarían encerradas las moléculas necesarias para hacer independiente a todo el sistema. Una objeción a este modelo es que la capa lipídica es lo suficientemente impermeable como para impedir una comunicación apropiada entre el medio externo y el interno. Por aquella época, supuestamente, no había proteínas transmembrana que actuaran como transportadores o canales.

La vida fuera de la vesícula. Ya que la teoría anterior tiene complicaciones se pensó en darle la vuelta al asunto. Las rutas metabólicas que constituyeron las células primigenias no estaban dentro de la vesícula, sino fuera de ella. Se postula que un ambiente mineral crearía un medio apropidado para las reacciones químicas. Las moléculas de estas reacciones tendrían del otro lado a una membrana, a modo de sandwich. Las moléculas no se perderían por difusión porque algunas de ellas se podrían unir a la membrana formando una especie de gel en torno a ella. Estas moléculas serían los ancestros del citoesqueleto. Un apoyo a esta idea es que homólogos a las proteínas actina y miosina, componentes de los filamentos de actina y de los microtúbulos que forman el citoesqueleto, están presentes en todos los tipos celulares.

El sistema evolucionó hasta crear un sistema complejo en torno a la membrana con la que las interacciones y la dependencia era cada vez mayor. Algunas moléculas se insertaron en la membrana y los ancestros del citoesqueleto la podían moldear. En algún momento se produjo una invaginación, de forma que parte de ese sistema quedó englobado por una doble membrana. La membrana externa desaparecería con el tiempo, liberando todas las protocélulas que se habrían creado por invaginación. Por tanto el medio externo de la vesícula se convirtió en medio interno de la célula. En todo este proceso el papel del citoesqueleto rudimentario sería trascendental.

Este proceso de invaginación donde ciertas estructuras se rodean de una doble membrana ocurre en los procesos de células actuales como la formación de esporas en las levaduras, la autofagia de orgánulos en las células eucariotas o la salida de determinados virus de las células infectadas, incluso la envuelta nuclear podría ser derivada de este proceso de englobamiento. También se propone que este sistema podría haber funcionado para la formación de las células eucariotas.

Celularidad

Modelo de "la vida fuera de la vesícula". La vesícula está formada por una membrana bilaminar (modificado de Griffths 2007)

Bibliografía específica

Griffiths G. Cell evolution and the problem of membrane topology. Nat Rev Mol Cell Biol. 2007. doi:10.1038/nrm2287.

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Actualizado: 19-05-2008