Origen de Eukarya y los virus

Question 1

Importancia de las mutaciones en la evolución

Answer 1

Las mutaciones ocurren de manera aleatoria y se acumulan en el tiempo, provocando cambios hereditarios en la secuencia del ADN que impulsan el proceso evolutivo.

Question 2

¿Cómo varían las secuencias de ADN entre un organismo y otro?

Answer 2

Los organismos que comparten un ancestro común tienen secuencias de ADN similares, y los que están relacionados más lejanamente tienen secuencias de ADN que son más diferentes.

Podemos reconstruir la historia evolutiva, o filogenia, analizando similitudes en la secuencia de ADN.

Question 3

¿Quién fue la primera persona en construir un árbol de la vida universal?

Answer 3

Carl Woese. Construyó el árbol a partir de similitudes en las secuencias de los genes del ARN ribosomal de diversos microorganismos.

Question 4

¿Qué muestra el árbol universal de la vida respecto a los microorganismos?

Answer 4

Indica que los microorganismos fueron los primeros seres vivos y, a su vez, la forma de vida más dominante durante la mayor parte de la historia de la vida de la Tierra.

Question 5

Verdadero o falso: el ARN ribosomal está presente en casi todos las células existentes

Answer 5

Verdadero. El ARN ribosomal incluso estaba presente en LUCA.

Question 6

¿Cuántos genes comparten todas las células?

Answer 6

Casi todas las células modernas comparten al menos 60 genes (incluidos los que codifican el ARNr), los que en su mayoría codifican funciones centrales como la transcripción, traducción y replicación del ADN.

Dichos genes muestran secuencias con mayor similitud de los Eukarya con Archaea, que con los de Bacteria.

Question 7

¿Qué tan frecuente era la HGT en los comienzos de la vida?

Answer 7

En las primeras etapas, la HGT era extensa. A medida que los dominios continuaron divergiendo con el tiempo, evolucionaron barreras a la HGT sin restricciones para mantener la estabilidad genómica.

Question 8

¿Hace cuánto divergió Eukarya de Archaea?

Answer 8

Hace entre 2700 y 1500 millones de años.

Question 9

¿Por qué las eucariotas son llamadas quimeras genéticas?

Answer 9

Porque contienen genes tanto de Archaea como de Bacteria. Los genes de origen bacteriano codifican principalmente funciones metabólicas. los genes de origen arqueal codifican la maquinaria de procesamiento de información de la célula.

Sin embargo, hay genes exclusivos de Eukarya, los cuales están relacionados con la multicelularidad.

Question 10

¿Qué es la explosión cámbrica?

Answer 10

Ocurrió entre hace 400 - 600 millones de años. Es el momento en que las eucariotas multicelulares se diversificaron hasta convertirse en los antepasados de algas, hongos, plantas y animales modernos.

Question 11

¿Qué es LECA?

Answer 11

Last Eukaryotic Common Ancestor.

Alrededor de 4000 genes se remontan a LECA, el cual tenía todas las características de las células eucariotas. Poseía núcleo, mitocondrias que respiraban O2, orgánulos, citoesqueleto complejo, maquinaria espliceosómica y genes con intrones.

Question 12

¿Qué es Lokiarcheaum?

Answer 12

Es un microorganismo que muestra evidencia de la transición de arquea a eucariota. Posee 5381 genes codificantes.
32% de esos genes son proteínas hipotéticas, 26% son proteínas de arqueas, 29% son proteínas de bacterias y el 3,3 % son proteínas de eucariotas. Estas últimas están ligadas a la deformación de la membrana celular, forma celular, citoesqueleto y actina (esencial para la fagocitosis).

Question 13

¿Qué dice la teoría endosimbiótica?

Answer 13

Es una teoría que explica cómo las eucariotas adquirieron mitocondrias y cloroplastos en ese orden.
La mitocondria endosimbiótica fue beneficiosa porque aumentó la capacidad respiratoria de la célula, mientras que el cloroplasto dio paso a la fotosíntesis en Eukarya.

Question 14

¿Qué evidencias apoyan a la teoría endosimbiótica?

Answer 14

El tamaño de las mitocondrias y cloroplastos es similar al de las bacterias y tienen la capacidad de replicarse de forma independiente dentro del citoplasma de la célula eucariota.

Mitocondrias y cloroplastos tienen genomas circulares compuestos de genes bacterianos. Además, contienen ribosomas bacterianos (las secuencias del gen 16s ARNr de estas también son características de las bacterias.

Análisis de secuencia ubican a mitocondrias como descendiente del filo Proteobacteria y a los cloroplastos como descendientes del filo Cianobacteria.

Los mismos antibióticos que inhiben la función de los ribosomas de las bacterias de vida libre, también lo hacen en los ribosomas de las mitocondrias y cloroplastos.

Question 15

¿Cómo se llaman las dos diferentes hipótesis que buscan explicar la teoría de la endosimbiosis?

Answer 15

1. Endosimbiosis en serie.
2. Simbiogénesis. A partir de esta última se propone hipótesis complementaria denominada “hipótesis del hidrógeno”.

Question 16

¿Qué dice la hipótesis de la endosimbiosis en serie?

Answer 16

Propone que las eucariotas surgieron de una línea celular compleja con un núcleo que divergió de Archaea y luego adquirió mitocondrias y cloroplastos (en ese orden) mediante endosimbiosis. Esto ocurre por la invasión de una bacteria que, en lugar de ser destruida, logró sobrevivir y replicarse como un endosimbionte dentro del citoplasma de la célula huésped.

Question 17

¿Qué dice la hipótesis de la simbiogénesis?

Answer 17

Propone que la célula eucariota surgió de una relación simbiótica entre las células de Bacteria y Archaea que, en una última instancia, resultó en la absorción de la bacteria asociada para formar mitocondrias. Posteriormente, aparece el núcleo y otras estructuras como resultado de la evolución. Una segunda endosimbiosis dio paso a los cloroplastos.

Question 18

¿Qué dice la hipótesis del hidrógeno?

Answer 18

Propone que la relación endosimbiótica descrita en la simbiogénesis era entre una bacteria productora de hidrógeno (H2) y una arquea consumidora de hidrógeno. El resto de eventos siguen el mismo orden que en la simbiogénesis.

Question 19

¿Cuál es una posible explicación para que se haya formado el núcleo en las eucariotas?

Answer 19

Se cree que se formó para separar al spliceosoma (en el núcleo) que realiza el corte y empalme del ARN, de los ribosomas (en el citoplasma) que son las fuentes principales de ARN. En otras palabras, para evitar que el spliceosoma corte los fragmentos de ARN de los ribosomas.

Question 20

¿Por qué no se incluye a los virus en el árbol de la vida?

Answer 20

No son células. Carecen de ribosomas y, por ende, de ARN ribosomal. No se pueden ubicar en el árbol de la vida.

Requieren de una célula huésped para replicarse. Son metabólicamente inertes.

Pocos genes, rápida evolución, los genes solo se comparten entre virus estrechamente relacionados. No existen genes universalmente conservados (posible que tenga múltiples orígenes).

Question 21

¿Qué son los GTA?

Answer 21

Los GTA (gene transfer agents) son partículas similares a fagos que se transmiten entre células. Facilitan un tipo de HGT y están codificados por genes en el cromosoma.

Question 22

¿Qué relación hay entre los GTA y los virus?

Answer 22

1. Posible que los virus aparecieran primero y los GTAs evolucionaran a partir de fagos defectuosos.
2. Posible que los GTAs aparecieran primero y los virus evolucionaron cuando los GTAs adquirieron la capacidad de empaquetar los genes necesarios para su propia producción y escaparon del control celular.

Question 23

¿Los virus son más antiguos que las células?

Answer 23

Los análisis de dominios estructurales conservados compartidos entre proteínas virlaes sugieren un origen antiguo de los virus.

Posible origen en el mundo de ARN (antes del origen celular) y tomaron un camino evolutivo alternativo al de la vida celular. Esto explicaría por qué hay virus de ARN.