5.20: Primera Celda

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¿Cómo se hacen células complejas?

Empiezas con las simples. Las primeras células probablemente fueron células primitivas similares a procariotas, incluso más simplistas que estas bacterias E. coli. Las primeras células probablemente no fueron más que compuestos orgánicos, como un ARN simplista, rodeados por una membrana. ¿Era una membrana bicapa fosfolipídica? Probablemente no —probablemente era una membrana simplista capaz de separar el interior del exterior. Con el tiempo, a medida que se desarrollaron otros compuestos orgánicos como el ADN y las proteínas, las células también evolucionaron hacia estructuras más complejas. Una vez que una célula era capaz de ser estable, reproducirse y pasar su información genética a la siguiente generación, entonces había vida.

Las Primeras Celdas

¿Qué se necesitaba para la primera celda? ¿Algún tipo de membrana que rodea moléculas orgánicas? Probablemente.

No se sabe con certeza cómo las moléculas orgánicas como el ARN se desarrollaron en células. Los científicos especulan que las membranas lipídicas crecieron alrededor de las moléculas orgánicas. Las membranas impidieron que las moléculas reaccionaran con otras moléculas, por lo que no formaron nuevos compuestos. De esta manera, las moléculas orgánicas persistieron, y las primeras células pueden haberse formado. La siguiente figura muestra un modelo de la hipotética primera célula. ¿Fueron estas primeras células los primeros organismos vivos? ¿Fueron capaces de vivir y reproducirse mientras pasaban su información genética a la siguiente generación? Si es así, entonces sí, estas primeras células podrían considerarse los primeros organismos vivos.

LUCA

Sin duda hubo muchas células tempranas de este tipo. Sin embargo, los científicos piensan que solo una célula temprana (o grupo de células) finalmente dio lugar a toda la vida posterior en la Tierra. Esa célula se llama el Último Ancestro Común Universal, o LUCA. Probablemente existió hace alrededor de 3.5 mil millones de años. LUCA fue una de las primeras células procariotas. Habría carecido de un núcleo y otros orgánulos unidos a la membrana.

Fotosíntesis y respiración celular

Las primeras células fueron probablemente heterótrofas. Lo más probable es que obtuvieron su energía de otras moléculas en la “sopa” orgánica. No obstante, hace unos 3 mil millones de años, evolucionó una nueva forma de obtener energía. Esta nueva forma fue la fotosíntesis. A través de la fotosíntesis, los organismos podrían usar la luz solar para hacer alimentos con dióxido de carbono y agua. Estos organismos fueron los primeros autótrofos. Ellos proporcionaron alimento para ellos mismos y para otros organismos que comenzaron a consumirlos.

Después de que la fotosíntesis evolucionó, el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera. A esto se le ha denominado la “catástrofe del oxígeno”. ¿Por qué? El oxígeno era tóxico para la mayoría de las células tempranas porque habían evolucionado en su ausencia. En consecuencia, muchos de ellos se extinguieron. Los pocos que sobrevivieron evolucionaron una nueva forma de aprovechar el oxígeno. Esta segunda innovación importante fue la respiración celular. Permitió a las células usar oxígeno para obtener más energía a partir de moléculas orgánicas.

Resumen

Las primeras células consistieron en poco más que una molécula orgánica como ARN dentro de una membrana lipídica.
Una célula (o grupo de células), llamada el último ancestro común universal (LUCA), dio lugar a toda la vida posterior en la Tierra.
La fotosíntesis evolucionó hace 3 mil millones de años y liberó oxígeno a la atmósfera.
La respiración celular evolucionó después de eso para hacer uso del oxígeno.

Revisar

¿Qué fue LUCA? ¿Cuáles fueron sus características?
¿Cuáles evolucionaron primero, autótrofos o heterótrofos? ¿Por qué?
¿Por qué podría evolucionar la respiración celular solo después de que la fotosíntesis hubiera evolucionado?

Imagen	Referencia	Atribuciones
	[Figura 1]	Crédito: Zachary Wilson; Rana en resina: Derechos de autor de la imagen Galyna Andrushko, 2014; Huella: Edmondo Gnerre Fuente: Fundación CK-12; Rana en resina: http://www.shutterstock.com; Huella: commons.wikimedia.org/wiki/Archivo:Tuba_city_dinosaur_track. jpg Licencia: (Rana en resina) Licencia de Shutterstock; (Huella) CC BY 2.0; CC BY-NC 3.0
	[Figura 2]	Crédito: Zachary Wilson Fuente: Fundación CK-12 Licencia: CC BY-NC 3.0