En alguna ocasión hemos comentando aquí sobre el origen de la vida en nuestro planeta, la evolución, nuestros orígenes y algunos dones que nos adornan como el del habla y, sin olvidar el crecimiento de nuestro cerebro que ha posibilitado que “naciera” ¡la mente! Sin embargo, no nos hemos parado a pensar en algunos aspectos de la historia que nos llevarían a comprender cabalmente y que esa “historia de la vida” adquiera algún sentido, que la podamos comprender en todo su esplendor. Uno de esos aspectos, quizás el principal, sea la diversidad metabólica de los microorganismos procariotas, un aspecto clave para explorar la historia de “la vida primigenia”.

                                           Típica célula procariota

En la actualidad se acepta que los procariotas fueron los precursores de los organismos eucariotas. Sin embargo hay grandes diferencias entre esos dos grupos celulares. Una de esas diferencias reside en la organización génica y en los mecanismos de sintetizar el ARN mensajero. Un trabajo publicado esta semana en PLoS Biology afirma que los eucariotas podrían proceder de cianobacterias termófilas ya que su organización génica recuerda rudimentariamente a la de los eucariotas.

Los organismos procariotas (bacterias y arqueas) y eucariotas (protistas, hongos, animales y plantas) comparten una bioquímica común, sin embargo difieren en un elevados número de procesos y de estructuras. A pesar de eso se considera a los procariotas como los precursores de la célula eucariota. A lo largo de los años se han ido recogiendo datos experimentales que avalan esta teoría y en este artículo se mostrarán los resultados presentados en una publicación que va en esa vía.

Conviene que nos familiaricemos ( y, asombremos) con las numerosas formas de metabolismos que utilizan los procariotas para vivir y que averigüemos donde encajan estos minúsculos organismos del árbol de la via antes de que podamos seguir escuchando las historias que paleontólogos nos puedan contar de sus andanzas a la búsqueda de fósiles que nos hablen de aquella vida en el pasado.

Al igual que los eucariotas, muchas bacterias respiran oxígeno. Pero otras bacterias utilizan para la respiración nitrato disuelto (NO₃^–) en lugar de Oxígeno, y aún otras usan iones sulfato (SO₄^2-) u óxidos metálicos de hierro o maganeso. Unos pocos procariotas pueden incluso utilizar CO₂, que hacen reaccionar con ácido acético en un proceso que genera gas natural, que el el metano (CH₄) -del que no hace mucho, la NASA a detectado un gran foco en Marte-. Los organismos procariotas han desarrollado además toda suerte de reacciones de fermentación.

Las bacterias también exhiben variaciones sobre el tema de la fotosíntesis. Las cianobacterias, un grupo debacterias fotosintéticas teñidas de color verde-azulado por la clorofila y otros pigmentos, captan la luz del Sol y fijan CO₂ de forma muy parecida a como lo hacen las algas y plantas terrestres eucariotas. Sin embargo, cuando en el medio hay sulfuro de hidrógeno (H₂S, bien conocido por su característico olor a “huevos podridos”), muchas cianobacterias utilizan este gas en lugar del agua para obtener los electrones que requiere la fotosíntesis. Como productos secundarios se forman entonces azufre y sulfato, no oxígeno.

                                                             Cianobacterias

Las cianobacterias representan el grupo de células más primitivo. Son organismos extremadamente simples que pueden vivir como sencillas células, como finos filamentos, al igual que los que se muestran aquí, o como colonias simples. Las cianobacterias son capaces de resistir una amplia variedad de condiciones ambientales, desde hábitats de agua dulce o marina, hasta terrenos nevados y glaciares. Asimismo pueden sobrevivir y prosperar con temperaturas muy altas.

Las cianobacterias actualmente están clasificadas dentro del reino Monera, no se consideran algas porque estructuralmente se parecen mas a las bacterias, pero es necesario colocarlas aquí ya que vendrían a ser el primer eslabón evolutivo en el reino vegetal. Las Cianobacterias constituyen sólo uno de los cinco grupos distintos de bacterias fotosintéticas. En los otros grupos, el aporte de electrones por H₂S, gas hidrógeno (H₂) o moléculas orgánicas es obligado,  y nunca se produce oxígeno. Estas bacterias fotosintéticas captan la luz con bacterioclorofila en lusgar de la clrofila, más familiar,. Algunas utilizan los misdmos procesos bioquímicos que las cianobacterias y las plantas verdes para fijae dióxido de carbono, pero otras usan vías metabólocas muy distintas, y un tercer grupo se sirve de una fuente de carbono orgánico en lugar de CO₂.

Esta variedad de cianobacterias son componentes del plancton que realizan la fotosíntesis. Organismos unicelulares procariotas componentes del plancton de los ecosistemas acuáticos.

Las variaciones bacterianas sobre temas metabólicos de la respiración, la fermentación, la fotosíntesis son, pues, impresionantes, pero los organismos procarioticos han desarrollado todavía otro modo de crecer que es completamente desconocido en los eucariotas: la quimiosíntesis. Como los aorganismos fotosintéticos, los microbios quimiosintéticos toman el carbono del CO₂, pero obtienen la energía de reacciones químicas y no de la radiación solar, lo que consiguen combinando oxígeno o nitrato (o, de forma menos frecuente, el sulfato, el hierro oxidizado o el maganeso) se combina con gas hidrógeno, metano o formas reducidas de hierro, sulfuro o nitrógeno de tal modo que la célula capta la energía desprendida por la reacción. Los procariotas metanogénicos resultan de particular interés para la ecología y la evolución; estas distintas células extraen energía de una reacción entre hidrógeno y dióxido de carbono en la que libera metano (estará ahí la procedencia del foco detectado en Marte).

Bueno, no estaría nada mal que, la fuente de Metano detectada en el Planeta Marte se debiera a la presencia allí de importantes colonias de cianobacterias que extraen energía de una reacción entre hidrógeno y dióxido de carbono en la que libera metano que pudiera ser el foco allí detectado.

No somos conscientes de que:

“Las vías metabólicas de los Procariotas son las que sustentan los ciclos bioquímicos que hacen posible el mantener la Tierra en su condición de planeta habitable. Fijémonos, por ejemplo en el dióxido de carbono”.

Los Volcanes aportan CO₂ a los océanos y a la atmósfera, pero la fotosíntesis lo sustrae a un ritmo aún más rápido. Tan rápido, de hecho,  que los organismos fotosintéticos podrían desproveer de CO₂ a la atmósfera actual en poco menos de una década. Naturalmente no ocurre así, y ello se debe sobre todo a que esencialmente la respiración realiza la reacción fotosintética en sentido inverso. Mientras que los organismos fotosintéticos hacen reaccionar CO₂ con agua para producir azícares y oxígeno, los seres vivos que respiran (entre los que nos incluímos todos nosotros) hacen reaccionar azúcar con oxígeno y en el proceso liberamos agua y dióxido de carbono. Conjuntamente, la fotosíntesis y la respiración reciclan el carbono en la biosfera y sostiene así la vida y su ambiente a lo largo del tiempo.

                                   Ciclo del Carbón

El carbón es un elemento. Forma parte de los oceanos, aire, rocas, suelos y seres vivos. El carbón no permanece en un mismo lugar, ¡siempre está en movimiento!.

• El carbón va de la atmósfera a las plantas.
  En la atmósfera, el carbón se combina con el oxígeno en un gas llamado bióxido de carbono (CO₂). Con ayuda del Sol, mediante el proceso conocido como fotosíntesis, el bióxido de carbono es extraído del aire y se convierte en alimento.
• El carbón va de las plantas a los animales.
  Mediante las cadenas alimenticias, el carbón de las plantas va hacia los animales que se alimentan de ellas. Los animales que se alimentan de otros animales también obtienen el carbón a través de sus alimentos.
• El carbón va de plantas y animales al suelo. .
  Cuando plantas y animales mueren, sus cuerpos, madera y hojas se descomponen en el suelo. Parte de la materia descompuesta queda enterrada y tras millones y millones de años, se convierte en combustible fósil.
• El carbón va de seres vivos a la atmósfera.
  Cada vez que exhalas, estás liberando bióxido de carbono (CO₂) hacia la atmósfera. Los animales y las plantas se deshacen del gas bióxido de carbono mediante el proceso conocido como respiración.
• El carbón de los combustibles fósiles va a la atmósfera cuando el combustible es quemado.
  Cuando los seres humanos queman combustibles fósiles para dar energía a sus fábricas, plantas eléctricas, automóviles y camiones, la mayoría del carbón penetra la atmósfera rapidamente en forma gas bióxido de carbono. Cada año, cinco mil quinientos millones de toneladas de carbón son liberadas en forma de combustibles fósiles quemados. ¡Esto equivale al peso de100 millones de elefantes africanos!. De la gran cantidad de carbón que liberan los combustibles, 3.3 mil millones de toneladas penetran la atmósfera, y la mayoría del resto queda disuelta en el agua de mar.
• El carbón se mueve de la atmósfera a los océanos.
  Los océanos y otros cuerpos de agua absorben algo del carbón de la atmósfera. El carbón se disuelve en el agua. Los animales marinos usan al carbón para crear el material de sus esqueletos y caparazones.

ANALISIS COMPARATIVO Y EVOLUTIVO DE LA RESPIRACIÓN Y FOTOSISTESIS

Creación de oxígeno. Las cianobacterias son las antecesoras de los cloroplastos celulares de los vegetales. En la fotosíntesis, gracias a la energía aportada por la luz solar, se unen el dióxido de carbono y el agua para formar azúcares.  Como producto de desecho, se arroja oxígeno a la atmósfera.  En la respiración, por el contrario, se queman azúcares en las mitocondrias celulares, aportando la energía necesaria para las funciones vitales.  En esa combustión se consume oxígeno atmosférico y se arrojan, como productos de desecho, dióxido de carbono y agua.

No es difícil imaginar un ciclo del Carbono simple en el cual las cianobacterias fijen CO₂ en forma de materia orgánica y suministren oxígeno al medio mientras que las bacterias no fotosintéticas hacen lo contrario, al respirar oxígeno y generar el CO₂. Las plantas y las algas pueden realizar la misma función que las cianobacterias, y los protozoos, los hongos y los animales pueden sustituir a las bacterias respiradoras (en ese sentido los procariotas y los eucariotas son funcionalmente equivalentes). Pero dejemos que algunas células caigan hasta el fondo del océano y queden enterradas en sedimentos desprovistos de oxígeno. Aquí las limitaciones del metabolismo eucariota resultan evidentes, pues se necesitan reacciones que no consuman oxígeno (reacciones anaeróbicas) para poder completar el ciclo del carbono.

                                       Célula Eucariota

                                                           Arriba sus características más generales.

Son células más modernas, procedentes de procesos de simbiosis entre procariotas, con núcleo separado.Son más grandes, de entre 20 y 40 micras de media. Presentan, en su citoplasma, gran cantidad y variedad de orgánulos. Al agruparse forman tejidos. La célula eucariota presenta tres partes bien diferenciadas: Una Membrana celular que separa el medio externo del medio interno. Un Núcleo diferenciado separado por una doble membrana del Citoplasma, donde se encuentran los orgánulos celulares.

Está claro que hablar de todo esto, nos exige mucho más tiempo y espacio, toda vez que, el “universo” de las cianobacterias y demás congéneres que, con nosotros ocupan el planeta Tierra, tiene tanta importancia en el devenir de la vida que, un pequeño resumen de algunas de sus características simplemente nos aclaran algún que otro extremo aislado pero que al menos, trata de que seámos conscientes de que sin ellas, nosotros difícilmente podríamos estar aquí, ya que, entre cosas cosas, son las responsables directas de que el planeta tenga el sistema ecológico necesario para sustentar la vida.

emilio silvera

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