Evolución de las Bacterias

Las Bacterias y el Origen de la Vida

Célula procarionte

El registro fósil nos indica que las primeras células surgieron hace unos 3 500 millones de años aproximadamente. Las primeras muestras de vida eran células procariontes. Siempre nos hemos preguntado cómo fue  surgimiento de la vida en nuestro planeta Tierra, y este tema es muy complejo, puesto que incluye una serie de hipótesis que con el paso del tiempo y la tecnología, nuevos investigadores proponen otras teorías acerca del origen.

Cuando escuchamos la palabra evolución de organismos, nos inclinamos a pensar en ella en términos de organismos simples que evolucionan hacia organismos más complejos. Con las moléculas más sencillas, como las de bióxido de carbono y el agua, eran muy abundantes, al igual que la energía, en la forma diluida de la luz solar.

Cianobacterias, o algas verdeazules.

 Entonces lo que faltaba no eran materiales o energía, sino moléculas energéticas, es decir moléculas en las que la energía se almacena en enlaces químicos. Con el paso del tiempo algunas células desarrollarlo  la habilidad de usar la energía de la luz para realizar la síntesis de sus propias moléculas complejas a partir de moléculas simples: llamado a este proceso “fotosíntesis”. Después de la fotosíntesis  aparecieron algunas bacterias fotosintéticas llamadas las cianobacterias, o algas verde azules, de las cuales hablaremos más adelante.

PRIMEROS ORGANISMOS PLURICELULARES: EVOLUCIÓN DE LAS PLANTAS

Los restos fósiles revelan muy poco sobre el origen de la multicelularidad, en especial a la de los animales. Los primeros fósiles eucarioticos unicelulares se formaron en las rocas hace aproximadamente 1 400 millones de años, y los primeros organismos multicelulares aparecieron hace 400 millones de años, en huellas de rocas.

Como nos podríamos imaginaran, los animales no tenían esqueleto y otras partes duras por lo que dejaron pocos fósiles. Es casi seguro que los primeros organismos multicelulares evolucionaron en el mar.

Durante la era pre-Cámbrica, las células eucariontes unicelulares que contenían cloroplastos dieron lugar a las primeras plantas multicelulares. La multicelularidad permitió dos grandes ventajas a las primeras plantas grandes con muchas células  habrían sido difíciles de tragar  para los depredadores unicelulares.

   Segundo, la especiación de las plantas se logro gracias a que las plantas permanecían en el agua logrando que se adhirieran a las rocas y la arena de la playa. Las algas verdes, cafés y rojizas, que están cerca de las playas, como las de la actualidad son descendientes de estas primeras algas multicelulares.

Fósiles bacterianos

Nos podríamos imaginar que animales grandes, reptiles, plantas, etc; dejaron sus fósiles pero también los microorganismos como las bacterias dejaron vestigios para poder ser investigadas, ya que son my importantes al poder modificar el medio ambiente.

Microfósiles, es así como se conoce a los fósiles de bacterias, se encuentran en sedimentos en las rocas sedimentarias que tienen 3 500 millones de años y que son las más antiguas que se conocen. Las bacterias fueron las primeras formas de organismos que habitaron a la Tierra, cuando no había otras formas de vida.

El tiempo geológico que abundaron las bacterias fue muy importante, ya que en él se produjo toda una serie de eventos evolutivos y geológicos. Los microfósiles aislados no dan mucha información para poder dar solución a las diferentes respuestas del ser humano en la actualidad.

Sin embargo, se han descubierto otras estructuras fósiles de bacterias que forman aglomerados, llamados estromatolitos y que son aparentemente colonias de cianobacterias mezcladas con minerales.

Que liberaron oxigeno en el fondo del mar lo que permitió que se desarrollara la vida en la tierra. Hoy en día se sabe que tales tipos de estructuras constituyen efectivamente aglomerados peculiares de bacterias que eran fotosintéticas. Se piensa que es así porque los estromatolitos de bacterias fotosintéticas que se han fosilizado recientemente se asemejan a los antiguos, (como lo que existen en el lago de Alchichica Puebla), a tal grado que es razonable pensar que las estructuras antiguas también fueron formadas por bacterias fotosintéticas. Ésta es la única evidencia que se tiene sobre el origen de la evolución de las bacterias, el cual es tan oscuro como lo es el origen de las formas de vida superiores.

 Los seres vivos se dividen actualmente en tres dominios: bacterias (Bacteria), arqueas (Archaea) y eucariontes (Eukarya). El árbol de la vida coloca a Archaea y Eukarya más próximos entre sí que a Bacteria.

En los dominios Archaea y Bacteria se incluyen los organismos procariotas, esto es, aquellos cuyas células no tienen un núcleo celular diferenciado, mientras que en el dominio Eukarya se incluyen las formas de vida más conocidas y complejas (protistas, animales ,hongos y plantas).

El término «bacteria» se aplicó tradicionalmente a todos los microorganismos procariotas.

No obstante, la filogenia molecular ha podido demostrar que los microorganismos procariotas se dividen en dos dominios, originalmente denominados Eubacteria y Archaebacteria, y ahora renombrados como Bacteria y Archaea, que evolucionaron independientemente desde un ancestro común.

   Estos dos dominios, junto con el dominio Eukarya, constituyen la base del sistema de tres dominios, que actualmente es el sistema de clasificación más ampliamente utilizado en bacteriología.

En la actualidad se discute si los primeros procariotas fueron bacterias o arqueas. Algunos investigadores piensan que Bacteria es el dominio más antiguo con Archaea y Eukarya derivando a partir de él, mientras que otros consideran que el dominio más antiguo es Archaea. Se ha propuesto que el ancestro común más reciente de bacterias y arqueas podría ser un hipertermófilo que vivió entre 2.500 y 3.200 millones de años atrás. Las bacterias también han estado implicadas en la segunda gran divergencia evolutiva, la que separó Archaea de Eukarya. Se considera que las mitocondrias de los eucariontes proceden de la endosimbiosis de una proteo bacteria alfa. En este caso, el antepasado de los eucariontes, que posiblemente estaba relacionado con las arqueas (el organismo Neomura), ingirió una proteo bacteria que, al escapar a la digestión, se desarrolló en el citoplasma y dio lugar a las mitocondrias. Estas se pueden encontrar en todos los eucariontes, aunque a veces en formas muy reducidas, como en los protistas mitocondriales

Ha sido con estas técnicas, que un grupo de científicos ha logrado reconocer recientemente a las arqueobacterias como una forma de vida. Para apreciar la verdadera diferencia entre las arqueobacterias y las otras formas de vida, debemos recordar que se han definido criterios para distinguirlas.

Un dato curioso, es que, para estudiar las relaciones que existen entre las mismas bacterias, se hace un estudio tomando en cuenta el ARN ribosómico, y a partir de este estudio, se determinó que la mitocondria es una bacteria aerobia y en el caso de la célula vegetal, los cloroplastos son cianobacterias fotosintéticas, pero, ¿cómo le habrán hecho para producir lo que es hoy en día Oxígeno? Se dice, que las primeras bacterias no resistían este elemento y cuando entraban en contacto con él, se morían, por lo tanto, las mismas bacterias necesitaban una evolución, una adaptación al nuevo entorno que tenían que enfrentar.

Las primeras bacterias ocupaban el sulfuro para poder sobrevivir, ya que el oxígeno casi no existía.
Sí, actualmente se tienen registros fósiles de las bacterias, pero no sabemos si son esas realmente las primeras bacterias que existieron en el planeta.

   Muchos investigadores han dicho, que la vida en la Tierra pudo haber venido de otro lugar, de algún lugar en el espacio, puesto que, al estar la Tierra en formación, diversos meteoritos tendían a chocar contra ella generando así una serie de combinación de elementos que tal vez, hicieron posible su unión y generando así la primera bacteria.

Aún nos hace falta mucho por descubrir lo que fue el origen de todo lo que nos rodea, afortunadamente, la tecnología cada vez avanza más rápido y no se sabe cuándo ni cómo se van a descubrir esos fósiles que tanto han estado buscando.

Roca de alrededor de 2000 millones de años se encuentra una variedad y diversidad morfológica de los microorganismos fósiles. Ciertas estructuras similares a bacterias fototróficas verdes filamentosas o cianobacterias parecidas a las de la imagen son gran prueba de que los procariotas como grupo han evolucionado en una variedad impresionante hace más de  2000 millones de años.

La evolución final de los organismos porfíricos capaces de respiración anaerobia pudo haber permitido el desarrollo de tetrapirroles de magnesio sensibles a la luz, las clorofilas y de esta forma, la fotosíntesis.

El primer organismo fototrófico fue anaerobio, utilizando solamente luz para la síntesis de ATP y otros compuestos.  Este organismo debe haber sido parecido  a las bacterias actuales purpura o de las de azufre, verdes.

   El siguiente paso en la evolución microbiana fue el desarrollo de la segunda reacción luminosa de la fotosíntesis de las platas verdes, usando abundantes suministros de agua como donador de electrones. Probablemente similar a las cianobacterias.

Con el oxigeno molecular disponible como aceptor de electrones evolucionaron los organismos aeróbicos, desarrollaron densidades mayores de población, por lo que aumentaron las posibilidades e aparición de nuevos organismos.

Gracias al registro fósil se sabe que hubo una gran explosión en la velocidad de la evolución a consecuencia de una atmosfera altamente oxidante.

Esto condujo a la aparición de los microorganismos eucariotas y de estos los metazoarios para llegar al fin a los animales y plantas superiores.