Teoría endosimbiótica

La hipótesis endosimbiótica de Ann Margulis explica el pasaje de células procariotas a eucariotas, proceso dado hace 2500 – 1200 millones de años. Esta teoría plantea que, mediante la relación estrecha entre dos organismos procariontes que conviven dentro de uno, bacterias como la cianobacteria comen a otras como la aeróbica rodéándolas con su membrana y dejándolas vivas en buenas condiciones dentro de su citoplasma, y esto deriva en la formación de eucariontes (organismos compuestos de una o más células eucariotas). Las evidencias se encuentran en las carácterísticas de las mitocondrias y los cloroplastos: propio material genético, cromosoma circular, ribosoma, capaces de realizar la expresión génica y la síntesis proteica, doble membrana, posibilidad de ser destruidos por antibióticos.

Las evidencias de esta teoría se pueden dividir en dos:

– Las múltiples carácterísticas bioquímicas distintivas que comparten los organelos eucariontes y las bacterias vivas

– Los intermediarios vivientes: organismos actuales parecidos a los hipotéticos ancestros

Los primeros organismos que habitaron la Tierra

Las bacterias anaeróbicas primitivas fueron los organismos fósiles más antiguos (3900 – 3500 millones de años). Eran procariontes, es decir que su material genético no estaba concentrado en un núcleo (unicelular y heterótrofos). Estas células obténían nutrimentos y energía mediante la absorción de moléculas orgánicas, metabolizadas anaeróbicamente. Los primeros organismos fueron hallados en rocas precámbricas con aproximadamente 3500 millones de años de antigüedad.

La aparición de la fotosíntesis como nuevo método de captura de energía introdujo grandes cantidades de oxígeno libre en la atmósfera. Este oxígeno se consumía muy rápidamente y se combinaba con átomos de hierro. Entonces, se fueron formando grandes depósitos de óxido de hierro o herrumbres y esto generó que aumente la concentración de oxígeno gaseoso en la atmósfera, hace aproximadamente 2300 millones de años. Como efecto adverso, la acumulación de oxígeno en la atmósfera de la tierra exterminó a muchos organismos; proceso denominado crisis del oxígeno. La solución a ello fue la aplicación del metabolismo aeróbico.

De lo unicelulares a los pluricelulares

El evento evolutivo que generó el paso de organismos unicelulares a pluricelulares/multicelulares se define por los organismos coloniales de transición. Las colonias que generan la uníón de organismos para parecer uno más grande son la transición entre unicelular y multicelular.
En los organismos multicelulares, se genera una división del trabajo en la cual las células están especializadas. Sino, son organismos coloniales, en los cuales se establecen puentes citoplasmáticos y de mucílago y se empiezan a producir tejidos.

El hecho de que los animales tengan mayor tamaño significó una ventaja ya que podían moverse más rápido y así la depredación y la huida serían exitosas. Sin embargo, la contra partida de esto es que el oxígeno, los nutrimentos y los desechos de la célula deben difundirse por la membrana plasmática y así habrá menos disponibilidad de la membrana superficial. Para sobrevivir, el organismo puede tener una tasa metabólica baja o ser multicelular.

Las primeras algas multicelulares provénían de células eucariontes unicelulares con cloroplastos. Al ser multicelulares, los depredadores unicelulares tendrían mayores dificultades para poder fagocitarlas.

Evolución de los vertebrados

Los primeros animales en emerger del mar fueron los artrópodos. Este grupo de especies contaba con ciertas estructuras que, azarosamente, eran propicias para la vida en le tierra: principalmente, el exoesqueleto. Los artrópodos fueron por mucho tiempo los animales terrestres dominantes.

Luego, algunos peces desarrollaron las aletas lobulares. Los peces de aleta lobural tenían aletas carnosas y fuertes y además una bolsa para acumular aire (pulmón primitivo). Comenzaron a utilizar las aletas para trasladarse de un estanque a otro por tierra firme y así se favorecíó la evolución de un grupo de animales que podría permanecer fuera del agua durante períodos más largos y que fueron capaces de moverse efectivamente en tierra firme. Así surgieron los anfibios hace 350 millones de años; vivían excelentemente en los bosques pantanosos donde no había depredadores y las presas abundaban. Sin embargo, la respiración se les dificultaba y debían obtener oxígeno por la piel, que debía mantenerse húmeda; también necesitaban la humedad para la supervivencia de los espermatozoides y óvulos. Por lo tanto, no podían alejarse demasiado de la orilla del agua.

Después, surgieron los reptiles a partir de tres carácterísticas evolucionadas:

– Huevos con cascarón impermeable que conténían el suministro de agua necesario para el embrión en desarrollo para poder depositarlos en tierra firme

– Piel escamosa impermeable para evitar la pérdida de agua corporal con aire seco

– Pulmones para proporcionar todo el oxígeno necesario en tierra firme

Así, los reptiles se volvieron dominantes en tierra firme y siguieron su desarrollo.

Evolución de las plantas

Las primeras plantas terrestres multicelulares habrían sido originadas por algas verdes pequeñas que habían crecido en los suelos húmedos situados a la orilla del agua y aprovechando la luz solar, los nutrimentos y la gravedad, aunque no tenían grandes cuerpos que sostener. Esta transición se dio hace aproximadamente 500 millones de años y allí comenzaron a aprovechar la abundacia de CO2 en la atmósfera. Además, eran los únicos seres vivos que usaban la luz y el CO2, por lo que no tenían competidores. Se les presentaron algunos desafíos respecto de la obtención del agua y las condiciones del suelo. Adaptaciones:

– Desarrollo de órganos reproductores: gametangios y esporangios

– Cutícula protectora que reviste las superficies aéreas y retarda la pérdida de agua

– Sistemas conductores

En la reproducción de las plantas se nota claramente el proceso de selección. En un principio, las plantas tenían espermatozoides capaces de nadar, por lo que quedaban reducidas a pantanos y ciénagas o zonas con abundante precipitación pluvial. Algunas plantas perfeccionaron sus estrategias reproductivas y ellas sobrevivieron: los espermatozoides se encapsulan en una semilla de polen, que es llevada por el viento hasta la planta progenitora, donde libera espermatozoides. Estas semillas estaban a lo largo de las ramas sin ninguna estructura especial pero algunas siguieron evolucionando y las protegían en conos (plantas coníferas). Luego otras evolucionaron y aparecieron las plantas con flores que son polinizadas por insectos y animales y no deben producir enormes cantidades de polen porque con los animales la mayoría llegan a la plata progenitora, a diferencia de las otras con el viento.

Darwin establecíó que la evolución debe ser analizada como un árbol: su base es el ancestro común y se va dividiendo en grupos. Ejemplo: las bacterias se dividen en cianobacterias y bacterias aeróbicas; las plantas con un ancestro común se dividen entre algas verdes, musgos, plantas de semilla, etc.

La evolución de las plantas comienza por las algas hace mil millones de años; allí se produjo la transición hacia organismos multicelulares por las colonias. Al ser multicelulares, se organizan según una división del trabajo.

Luego, continúan los musgos, hace 450 millones de años, que son cortos por no tener tejidos de conducción (no vasculares). Crecen en zonas húmedas y sombreadas, fijados al sustrato por medio de rizoides. Tienen esporas encapsuladas en la parte superior para realizar la reproducción asexual: cuando caen, si hay humedad se reproducen según si los gametofitos son hembras o machos (los anterozoides nadan hasta los óvulos). También tienen reproducción sexual dentro del organismo femenino. Las plantas empiezan a aumentar su altura y eso las beneficia en la competencia por la luz.

Los helechos se desarrollaron hace 400 millones de años al fabricar esporas en todas las hojas durante la temporada, sí tienen vasos de conducción pero siguen necesitando agua para reproducirse.

Después, vienen las gimnospermas, hace 360 millones de años. Las semillas llevan el polen hacia el óvulo por medio del viento, por lo que la producción debe ser muy alta ya que se pierde mucho en el recorrido por el viento. Las semillas son óvulos fecundados con estructuras complejas que rodean al embrión con una cubierta externa. Algunas de estas son plantas coníferas, con las semillas protegidas en conos masculinos en el extremo de los ejes y femeninos como piñas (pinos).

Hace 100 millones de años, se desarrollan las angiospermas que son la mayor cantidad de las plantas actuales. Al tener flores, pueden realizar la polinización: hay animales e insectos interesados en las flores, por lo que se llevan el polen encapsulado y lo llevan a la planta progenitora. Este proceso genera la co-evolución de insectos, aves, mamíferos y plantas según la selección natural, por la mayor atracción de las flores y los mejores sentidos del organismo en cuestión. El embrión (polen y óvulo) genera el fruto que tiene dos ventajas: protección de la semilla y atracción de los animales  transporte de la semilla  reproducción