Infraestructura de la biodiversitat
2008/06/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
El sentit comú aporta unes regles bàsiques. La primera és la creació d'estructures simples, de les quals es van desenvolupar estructures complexes. Ningú ha vist desenvolupar una estructura més senzilla però és un axioma molt intel·ligent.
I un altre axioma és l'utilitzat pels qui investiguen l'evolució de la vida: les estructures reeixides de la vida no desapareixen. Les espècies, sí, desapareixen --amb èxit intern -. Però la forma de la vida no; si algun tipus de cèl·lula ha tingut èxit, avui dia hi ha éssers vius que tenen aquest tipus de cèl·lules. El que avui no existeix mai ha existit.
Procariota i eucarioto
Actualment només existeixen dos tipus de cèl·lules: una simple cèl·lula, el procarioto i una complexa cèl·lula, l'eucarioto. Si es busca a tot el món i entre tots els éssers vius, no es troba un altre tipus de cèl·lules, ni tan sols una intermèdia entre ambdues. Per tant, està acceptada l'absència de cèl·lules intermèdies. I, segons l'axioma de la complexitat, primer es va formar la cèl·lula procariota i a partir d'aquí es va desenvolupar l'eucarioto.
La primera, procariota, és una cèl·lula d'èxit. És la cèl·lula dels bacteris, per exemple. Compta amb tot l'equipament bàsic necessari per a la supervivència: proteïnes per a reaccions químiques bàsiques, estructures que les fabriquen, ribosomes, i la informació que necessiten els ribosomes per a fabricar proteïnes codificades en la molècula d'ADN. Tots aquests ingredients estan lliures dins de la cèl·lula procariota, en un brou bàsic de la vida. A més, disposa d'eines d'absorció d'aliments des del mitjà extern en la paret cel·lular.
Què més necessitaria? Res. Aquesta estructura ha funcionat des dels inicis de la vida i ha tingut un gran èxit. Entre elles van sorgir moltes espècies, una gran biodiversitat. I en els primers 2.000 milions d'anys d'història de la vida només va haver-hi procariotes.
Però això va canviar. Fa uns 1.500 milions d'anys va aparèixer una cèl·lula eucariota, molt més complexa. La diferència més important amb el procarioto és que té un cau del codi genètic, una espècie de “contenidor” dins de la cèl·lula. A aquest contenidor se'n diu nucli, i la pròpia existència del nucli dóna nom a la cèl·lula: eukarioto significa nucli i prokarioto significa nucli.
La complexitat ha portat avantatges a l'eucarioto. L'avantatge de ser un nucli és que la cèl·lula pot gestionar molt més genoma --és a dir, pot tenir molta més informació genètica - que si l'ADN està lliure dins de la cèl·lula. De fet, els procariotes tenen un únic cromosoma i els eucariotes varis. I no és només qüestió del nucli. Els eucariotes tenen unes estructures anomenades microtúbuls, en forma de bastó, que donen forma a tota la cèl·lula. Això també ha contribuït a la cèl·lula eucariota, que pot tenir moltes més formes que el procarioto simple.
Naixement de l'eucarioto
Els microbiòlegs no es posen d'acord. L'explicació clàssica és que alguns procariotes, mitjançant mutacions aleatòries senzilles, van anar canviant a poc a poc. Canvia i canvia fins a formar una cèl·lula eucariota, que després de l'èxit de l'eucarioto, evoluciona. Es tracta, en gran manera, d'una explicació segons la teoria de la selecció natural de Darwin. Però molts experts no admeten que sigui possible crear aleatòriament la complexitat dels eucariotes. Plantegen una altra explicació: la cèl·lula eucariota és una combinació de diversos procariotes. Aquells procariotes que vivien en la simbiosi, exercint cadascun una de les seves funcions, van formar una complexa cèl·lula dins d'una sola membrana. Aquesta teoria va ser proposada per l'estatunidenc Lynn Margulis, que va revolucionar el món evolutiu.
No obstant això, ni una explicació ni l'altra han estat plenament demostrades. Algunes anàlisis genètiques serveixen per a reforçar una i una altra explicació, però el debat no està completament tancat.
El biòleg estatunidenc Carl Woese va estudiar el gen rRNA 16S en nombrosos microorganismes. És un dels gens necessaris per a la formació de ribosomes, tots els vius. És per això que serveix per a analitzar l'evolució, com més semblant s'ha produït en dues espècies, més pròximes es troben totes dues en l'arbre genealògic. A la vista del resultat de la recerca, Woese va concloure que el primer eucariota va sorgir de l'evolució d'un arqueig, un microorganisme simple molt semblant als bacteris. I que aquesta evolució es va produir a través de petites mutacions.
Per a estudiar l'explicació de Margulis també s'està utilitzant la genètica: si l'eucarioto és una combinació de diversos procariotes, els genomes de tots aquests procariotes han d'estar presents en l'eucarioto, fins i tot fora del nucli (o almenys restes de genomes). Encara no s'ha aconseguit per complet trobar-los, entre altres coses perquè és molt difícil extreure alguns genomes. No obstant això, Margulis està convençut que el primer eucarioto va sorgir de la simbiosi entre l'arqueòleg del gènere Thermoplasma i un expiratori. L'expiratori és un bacteri allargat helicoidal la principal aportació del qual seria l'administració de microtúbuls a l'eucarioto, unes estructures que donen forma a tota la cèl·lula. Posteriorment, aquest primer eucarioto incorporaria un altre bacteri per a la producció del mitocondri, que produeix l'energia de l'eucarioto i, en el cas de les plantes, un altre bacteri fotosintètic que es va convertir en cloroplast.
Simbiosi
La idea revolucionària de la segona exposició és tenir en compte la simbiosi. Els éssers vius d'èxit poden unir-se per a crear una vida més complexa. En l'explicació de Margulis, a més, la cèl·lula eucariota pot adoptar formes especials gràcies als microtúbuls, a més de gestionar codis genètics molt grans gràcies al nucli. La combinació de totes dues característiques permet la creació d'organismes molt nous. La simbiosi augmenta enormement la biodiversitat.
Els primers eucariotes són els protistos, com els paramecis d'avui. Les amebes són un exemple de les següents que van sorgir amb la inclusió dels mitocondris. Tots ells són éssers vius monocel·lulars, microscòpics (com a bacteris i arquejos). No obstant això, l'evolució no va quedar aquí, amb la unió de moltes cèl·lules van aparèixer grans éssers vius. Van aparèixer animals, plantes i fongs.
Especialització
Els conjunts cel·lulars tenen un gran avantatge: cada cèl·lula pot especialitzar-se, no està obligada a fer tot el necessari per a viure. I, per tant, pot fer moltes més coses que les imprescindibles per a sobreviure.
Mira a tu mateix. Ets un animal gran i complex. Tens òrgans. El cor, per exemple, bomba sang sense preocupar-se del metabolisme. El fetge s'encarrega del metabolisme sense preocupar-se del bombament de sang. Li arribarà la sang com el cor rep els aliments. Cada òrgan compleix una funció i entre tots aconsegueixen sobreviure tot un cos complex. És més, els ulls, per exemple, no tenen una responsabilitat bàsica de la vida; en l'ull, les cèl·lules eucariotes estan especialitzades a captar la llum de l'entorn i convertir-la en senyal elèctric per a enviar-la al cervell.
El propi cervell és un exemple molt especial d'especialització. Estàs usant aquestes línies per a llegir-les i això no és una funció bàsica de la vida. També pots sobreviure sense llegir-ho. Però la lectura et dóna noves possibilitats de viure.
Tot això és un exemple del funcionament d'un animal complex, l'ésser humà. Altres animals tenen altres especialitzacions. I les plantes i els fongs altres, cadascun diferent. Però és igual, totes són noves infraestructures que han incrementat la biodiversitat del planeta, infraestructures biològiques especialitzades. I totes són conseqüència de l'aparició de la cèl·lula eucariota.
La importància del procarioto
No hi ha dubte que la cèl·lula eucariota i l'especialització van permetre augmentar la biodiversitat. Però en aquest punt no podem descartar el procarioto. Hi ha dues raons principals per a parlar de procariotes.
D'una banda, des del punt de vista de la pròpia biodiversitat, l'eucariota no ha estat fins ara més fructífera que la procariota. La major part de la biodiversitat existent és de microorganismes, en la seva majoria procariotes. Coses com són.
De fet, el següent article parla i explica la història de la biodiversitat. Es pot especular si en el futur la biodiversitat generada per la cèl·lula eucariota serà major que la dels procariotes. Però de moment no és, i segurament mai ho serà, ja que els procariotes estan creant més espècies noves que els eucariotes. L'adaptació de la cèl·lula procariota a l'entorn ha estat molt més llarga.
En definitiva, la simbiosi sembla ser la principal opció de la biodiversitat. Inicialment eren procariotes i només 2.000 milions d'anys van viure en la Terra. Després, de sobte, van sorgir els eucariotes. Està a punt de veure si transcorreguts altres 2.000 milions d'anys es crearà un altre tipus de cèl·lules. Tanmateix, no sembla que això ocorri. En el seu lloc, la simbiosi pot ser una vegada més un truc per a augmentar la biodiversitat.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
