¿Qué características comparten las mitocondrias y las bacterias?

Hace unos 1.500 millones de años, las bacterias primitivas se establecieron dentro de células más grandes, lo que resultó en una relación íntima que moldearía la evolución de seres multicelulares más complejos. La célula más grande era eucariota, lo que significa que contenía orgánulos, estructuras rodeadas por membranas, pero la célula bacteriana procariota no tenía tal disposición. Las células más grandes temían al oxígeno, un veneno para su existencia, pero las células más pequeñas usaban el oxígeno para producir energía en forma de molécula de trifosfato de adenosina o ATP. La célula eucariota envolvió a la bacteria de manera depredadora, pero de alguna manera, el depredador no digirió la presa. El depredador y la presa se volvieron mutuamente dependientes. La ex bióloga de la Universidad de Boston Lynn Margulis citó este escenario endosimbiótico en su teoría del origen de las mitocondrias, las fábricas de energía de las células y la razón de sus numerosas similitudes con las bacterias células.

Basándose únicamente en la apariencia, los científicos pueden establecer una relación entre las mitocondrias y las bacterias. Las mitocondrias tienen formas regordetas, parecidas a las de las gominolas, similares a las bacterias bacilos en forma de varilla. El bacilo promedio varía entre 1 y 10 micrones de longitud, y las mitocondrias de las células vegetales y animales miden en el mismo rango. Estas observaciones superficiales constituyen una línea de evidencia que apoya la teoría de que las células eucariotas primitivas habían engullido a las células bacterianas, formando relaciones mutuamente beneficiosas.

Las bacterias se reproducen en un proceso llamado fisión; cuando una bacteria alcanza un tamaño predeterminado, se pellizca en el medio, creando dos organismos. En las células eucariotas, las mitocondrias se replican en un proceso similar. El centro de mando de la célula, o núcleo, le indica a la célula que produzca orgánulos, generalmente antes de un evento de división celular; sin embargo, solo las mitocondrias, y los cloroplastos de las plantas, se replican. Mientras que otros orgánulos pueden formarse a partir de sustancias dentro de la célula, las mitocondrias y los cloroplastos deben dividirse para aumentar su número. Cuando el suministro de energía en forma de ATP se agota, las mitocondrias se dividen para producir más mitocondrias para la producción de energía.

Las mitocondrias poseen membranas internas y externas, y la membrana interna consta de pliegues llamados crestas. Las membranas de las células bacterianas tienen pliegues llamados mesosomas que se asemejan a las crestas. La producción de energía tiene lugar en estos pliegues. La membrana mitocondrial interna contiene los mismos tipos de proteínas y sustancias grasas que la membrana plasmática bacteriana. La membrana mitocondrial externa y la pared celular de las bacterias también contienen estructuras similares. Las sustancias fluyen con bastante libertad dentro y fuera de las membranas externas de las mitocondrias y las paredes celulares externas de las bacterias; sin embargo, tanto las membranas internas mitocondriales como las membranas plasmáticas de las bacterias restringen el paso de muchas sustancias.

Tanto las células procariotas como las eucariotas usan el ADN para transportar el código para producir proteínas. Mientras que las células eucariotas llevan ADN de doble hebra en forma de una escalera retorcida llamada hélice, las células bacterianas tienen su ADN en bucles circulares llamados plásmidos. Las mitocondrias también llevan su propio ADN para producir sus propias proteínas, independientemente del resto de la célula; al igual que las bacterias, las mitocondrias también incorporan su ADN en bucles. Una mitocondria promedio contiene entre dos y 10 de estos plásmidos. Estas estructuras contienen la información necesaria para ejecutar todos los procesos, incluida la replicación, dentro de las mitocondrias o bacterias.

Las proteínas realizan todas las funciones dentro de las células y la fabricación de proteínas, o síntesis de proteínas, constituye una de las principales funciones de la célula. Toda la síntesis de proteínas ocurre únicamente dentro de estructuras esféricas llamadas ribosomas, que se encuentran dispersas por toda la célula. Las mitocondrias llevan sus propios ribosomas para producir las proteínas que necesitan. Los análisis microscópicos y químicos revelan que la estructura de los ribosomas mitocondriales parece más similar a los ribosomas bacterianos que a los ribosomas de las células eucariotas. Además, ciertos antibióticos, aunque son inocuos para las células eucariotas, afectan la síntesis de proteínas tanto en las mitocondrias como en bacterias, lo que indica que el mecanismo de síntesis de proteínas en las mitocondrias es similar al de las bacterias en lugar de células eucariotas.