Hace casi cuatro mil millones de años, aparecieron las primeras formas de vida en la Tierra, y estas fueron las primeras bacterias. Estas bacterias evolucionaron con el tiempo y finalmente se ramificaron en las muchas formas de vida que se ven en la actualidad. Las bacterias pertenecen al grupo de organismos llamados procariotas, entidades unicelulares que no contienen estructuras internas unidas a membranas. La otra clase de organismos son los eucariotes que tienen núcleos unidos a la membrana y otras estructuras. Las mitocondrias, que proporcionan energía para la célula, son una de estas estructuras ligadas a la membrana llamadas orgánulos. Los cloroplastos son orgánulos en las células vegetales que pueden producir alimentos. Estos dos orgánulos tienen mucho en común con las bacterias y pueden haber evolucionado directamente a partir de ellos.
Genomas Separados
Las bacterias llevan su ADN, la molécula que contiene genes, en componentes circulares llamados plásmidos. Las mitocondrias y los cloroplastos tienen su propio ADN transportado en estructuras de tipo plásmido. Además, el ADN de las mitocondrias y los cloroplastos, como el de las bacterias, no se une a estructuras protectoras llamadas histonas que se unen al ADN. Estos orgánulos hacen su propio ADN y sintetizan sus propias proteínas independientemente del resto de la célula.
Síntesis de proteínas
Las bacterias producen proteínas en estructuras llamadas ribosomas. El proceso de fabricación de proteínas comienza con el mismo aminoácido, una de las 20 subunidades que componen las proteínas. Este aminoácido de partida es N-formilmetionina en bacterias, así como en mitocondrias y cloroplastos. La N-formilmetionina es una forma diferente del aminoácido metionina; las proteínas producidas en el resto de los ribosomas de la célula tienen una señal de inicio diferente: metionina pura. Además, los ribosomas de cloroplastos son muy similares a los ribosomas bacterianos y difieren de los ribosomas de la célula.
Replicación
Las mitocondrias y los cloroplastos hacen más de sí mismos casi de la misma manera que las bacterias se reproducen. Si las mitocondrias y los cloroplastos se eliminan de una célula, la célula no puede hacer más de estos orgánulos para reemplazar los que se eliminaron. La única forma de replicar estos orgánulos es mediante el mismo método utilizado por las bacterias: la fisión binaria. Al igual que las bacterias, las mitocondrias y los cloroplastos crecen en tamaño, duplican su ADN y otras estructuras, y luego se dividen en dos orgánulos idénticos.
Sensibilidad a los antibióticos
La función mitocondrial y cloroplástica parece estar comprometida por la acción de los mismos antibióticos que causan problemas para las bacterias. Los antibióticos como la estreptomicina, el cloranfenicol y la neomicina matan a las bacterias, pero también causan daño a las mitocondrias y los cloroplastos. Por ejemplo, el cloranfenicol actúa sobre los ribosomas, las estructuras en las células que son los sitios de producción de proteínas. El antibiótico actúa específicamente sobre los ribosomas bacterianos; desafortunadamente, también afecta a los ribosomas en las mitocondrias, concluye un estudio de 2012 realizado por la Dra. Alison E. Barnhill y sus colegas del Colegio de Medicina Veterinaria de la Universidad Estatal de Iowa y publicado en la revista "Antimicrobial Agents and Chemotherapy".
The Teoría Endosimbiótica
Debido a las sorprendentes similitudes entre los cloroplastos, las mitocondrias y las bacterias, los científicos comenzaron a estudiar su relación entre sí. La bióloga Lynn Margulis desarrolló la teoría endosimbiótica en 1967, explicando el origen de las mitocondrias y los cloroplastos en células eucariotas. El Dr. Margulis teorizó que tanto las mitocondrias como los cloroplastos se originaron en el mundo procariótico. Las mitocondrias y los cloroplastos eran en realidad procariotas, bacterias simples que formaban una relación con las células del huésped. Estas células hospedadoras eran procariotas que no podían vivir en ambientes ricos en oxígeno y engullían estos precursores mitocondriales. Estos organismos hospedadores proporcionaron comida a sus habitantes a cambio de poder sobrevivir en un ambiente venenoso que contiene oxígeno. Los cloroplastos de las células vegetales pueden provenir de organismos similares a las cianobacterias. El precursor del cloroplasto vivió simbióticamente con las células vegetales porque estas bacterias proporcionarían a sus huéspedes alimentos en forma de glucosa, mientras que las células hospederas ofrecerían un lugar seguro para vivir.
