Hace cerca de cuatro mil millones de años, aparecieron las primeras formas de vida en la Tierra, y estas fueron las primeras bacterias. Estas bacterias evolucionaron con el tiempo y eventualmente se ramificaron en las muchas formas de vida que se ven hoy en día. Las bacterias pertenecen al grupo de organismos llamados procariotas, entidades unicelulares que no contienen estructuras internas unidas a membranas. La otra clase de organismos son los eucariotas que tienen núcleos unidos a la membrana y otras estructuras. Las mitocondrias, que proporcionan energía a la célula, son una de estas estructuras unidas a la membrana llamadas orgánulos. Los cloroplastos son orgánulos en las células vegetales que pueden producir alimento. Estos dos orgánulos tienen mucho en común con las bacterias y en realidad pueden haber evolucionado directamente a partir de ellas.
Genomas separados
Las bacterias transportan su ADN, la molécula que contiene genes, en componentes circulares llamados plásmidos. Las mitocondrias y los cloroplastos tienen su propio ADN transportado en estructuras similares a plásmidos. Además, el ADN de las mitocondrias y los cloroplastos, como el de las bacterias, no se adhiere a estructuras protectoras llamadas histonas que se unen al ADN. Estos orgánulos fabrican su propio ADN y sintetizan sus propias proteínas independientemente del resto de la célula.
Síntesis de proteínas
Las bacterias producen proteínas en estructuras llamadas ribosomas. El proceso de producción de proteínas comienza con el mismo aminoácido, una de las 20 subunidades que componen las proteínas. Este aminoácido inicial es N-formilmetionina en bacterias, así como en mitocondrias y cloroplastos. La N-formilmetionina es una forma diferente del aminoácido metionina; las proteínas producidas en el resto de los ribosomas de la célula tienen una señal de inicio diferente: metionina simple. Además, los ribosomas de cloroplasto son muy similares a los ribosomas bacterianos y se diferencian de los ribosomas de la célula.
Replicación
Las mitocondrias y los cloroplastos se hacen más a sí mismos de la misma manera que las bacterias se reproducen. Si se eliminan las mitocondrias y los cloroplastos de una célula, la célula no puede producir más de estos orgánulos para reemplazar los que se eliminaron. La única forma en que se pueden replicar estos orgánulos es mediante el mismo método que utilizan las bacterias: la fisión binaria. Al igual que las bacterias, las mitocondrias y los cloroplastos aumentan de tamaño, duplican su ADN y otras estructuras y luego se dividen en dos orgánulos idénticos.
Sensibilidad a los antibióticos
La función mitocondrial y del cloroplasto parece estar comprometida por la acción de los mismos antibióticos que causan problemas a las bacterias. Los antibióticos como la estreptomicina, el cloranfenicol y la neomicina matan las bacterias, pero también causan daño a las mitocondrias y los cloroplastos. Por ejemplo, el cloranfenicol actúa sobre los ribosomas, las estructuras de las células que son los sitios de producción de proteínas. El antibiótico actúa específicamente sobre los ribosomas bacterianos; desafortunadamente, también afecta a los ribosomas en las mitocondrias, concluye un estudio de 2012 realizado por la Dra. Alison E. Barnhill y sus colegas de la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad Estatal de Iowa y publicado en la revista "Antimicrobial Agents and Chemotherapy".
La teoría endosimbiótica
Debido a las sorprendentes similitudes entre los cloroplastos, las mitocondrias y las bacterias, los científicos comenzaron a investigar su relación entre ellos. La bióloga Lynn Margulis desarrolló la teoría endosimbiótica en 1967, explicando el origen de las mitocondrias y los cloroplastos en las células eucariotas. El Dr. Margulis teorizó que tanto las mitocondrias como los cloroplastos se originaron en el mundo procariota. Las mitocondrias y los cloroplastos eran en realidad procariotas, bacterias simples que formaban una relación con las células huésped. Estas células huésped eran procariotas que no podían vivir en entornos ricos en oxígeno y engullían a estos precursores mitocondriales. Estos organismos hospedadores proporcionaron alimento a sus habitantes a cambio de poder sobrevivir en un ambiente venenoso que contenía oxígeno. Los cloroplastos de las células vegetales pueden provenir de organismos similares a las cianobacterias. El precursor del cloroplasto llegó a vivir simbióticamente con las células vegetales porque estas bacterias proporcionar a sus anfitriones alimentos en forma de glucosa, mientras que las células anfitrionas ofrecerían un lugar seguro para En Vivo.
