Origen y diversificacin de eucariotas

Biologa de OrganismosBIOL1300

Prof: Jorge Molina

Dominios Procariotas

EucariotasProtistas son parafilticos

Caractersticas de las clulas eucariotasPasos importantes

1) Presencia de una superficie celular flexible2) Presencia de un citoesqueleto3) Presencia de una membrana nuclear4) La aparicin de vacuolas5) Presencia de RE y aparto de Golgi6) La adquisicin endosimbitica de organelos

Clulas eucariotas

1) Presencia de una superficie celular flexible

Colesterol NO es estructuralmenteesencial

Su concentracin en las membranasvaria desde 0 hasta 55% molar

Eritrocitos = 35% molar con alta resistenciamecnica

Plaquetas = 15% molar con sensibilidad afactores ambientales

Leidy & Mouritsen. 2006. Hiptesis. Diciembre:40-52

1) Presencia de una superficie celular flexible

Clulas eucariotas

1) Presencia de una superficie celular flexible2) Presencia de un citoesqueleto

Clulas eucariotas

Cilios, flagelos y pseudopodos

Cilios, flagelos y pseudopodos

Citoesqueleto es importante tambin en los procesos de divisin celular

1) Presencia de una superficie celular flexible2) Presencia de un citoesqueleto3) Presencia de una membrana nuclear

Clulas eucariotas

1) Presencia de una superficie celular flexible2) Presencia de un citoesqueleto3) Presencia de una membrana nuclear4) La aparicin de vacuolas

Vacuolas digestivas

Vacuolas contrctiles

http://micro.magnet.fsu.edu/moviegallery/pondscum/protozoa/

Clulas eucariotas

1) Presencia de una superficie celular flexible2) Presencia de un citoesqueleto3) Presencia de una membrana nuclear4) La aparicin de vacuolas

Vacuolas contrctiles

http://micro.magnet.fsu.edu/moviegallery/pondscum/protozoa/

Clulas eucariotas

1) Presencia de una superficie celular flexible2) Presencia de un citoesqueleto3) Presencia de una membrana nuclear4) La aparicin de vacuolas

Clulas eucariotas

Clulas eucariotas

1) Presencia de una superficie celular flexible2) Presencia de un citoesqueleto3) Presencia de una membrana nuclear4) La aparicin de vacuolas5) Presencia de RE y aparto de Golgi

Clulas eucariotas

1) Presencia de una superficie celular flexible2) Presencia de un citoesqueleto3) Presencia de una membrana nuclear4) La aparicin de vacuolas5) Presencia de RE y aparto de Golgi6) La adquisicin endosimbitica de organelos

Clulas eucariotas

1) Presencia de una superficie celular flexible2) Presencia de un citoesqueleto3) Presencia de una membrana nuclear4) La aparicin de vacuolas5) Presencia de RE y aparto de Golgi6) La adquisicin endosimbitica de organelos

No existen estructuras precursoras obvias conocidas entre los procariotas a partirde las cuales todos estos atributos puedan haber provenido

No existen tipos celulares intermediarios que puedan conducir a una inferenciaevolutiva gradual entre procariotas y eucariotas

Embley & Martin. 2006. Nature. 440:623-630

Dos posibles modelos

Primero ncleo y luego mitocondria

Modelo Archezoa

features

Parafilticos

Tienen solamente metabolismofermentativo sin ciclo de Krebs

Anaerbicos aerotolerantes

Embley & Martin. 2006. Nature. 440:623-630

Dos posibles modelos

Primero ncleo y luego mitocondria Primero mitocondria y luego ncleo

Modelo Archezoa

Tienen hidrogenosomas(producen ATP generando H+)

o mitosomas (no producenATP y funcin desconocida)

Esta situacin no es la ancestralsino que apareci varias veces

independientemente como resultadode una evolucin reductiva convergente

Davidov & Jurkevitch. 2009. BioEssays.

Sugieren que contrario a lo esperado no fue un gran predador procariota el queengolf a un procariota pequeo presa, sino por el contrario que una bacteria

predadora pequea se introdujo en una gran Archaea

Interacciones predadoras entre procariotas son comunes y ubicuas.Adicionalmente antes de que existieran las eucariotas predadoras las

interacciones predadoras entre procariotas debieron ser an mas comunesde lo que son actualmente

G-

-proteobacterias

Una -proteobacteria que oxida el sulfido hacesimbiosis con un husped Archaea que produce

sulfido

Surgimiento del ncleo

El ncleo es una estructura nica porque no existe un homologo obvio o unprecursor en los procariotas

El ncleo tiene una sola bicapa lipdica

Procariota perdi la paredy se invagin

Surgimientodel ncleo

En lugar de producir unaendospora se llego al ncleo

Endocariosis

Surgimientodel ncleo

Las -proteobacterias rodearona las arqueobacteriasmetanognicas y a las-proteobacterias

Las -proteobacterias ylas arqueobacterias

metanognicas producenuna simbiosis y luego porvesculas surgen ncleo y

endomembranas

Las -proteobacterias rodearona las arqueobacterias

metanognicas

Surgimientodel ncleo

Origen viral del ncleo

Una Spirochaete yThermoplasma se unen para

originar ncleo y flagelo

El precursor del ncleo pareceser un virus gigante de ADNcubierto por una membrana

(Mimivirus o poxvirus)

Paryphoplasma =rea libre de ribosomas

Pirellulosoma = regincon nucleoide y ribosomas

Dominio Bacteria

Doble osimple

membrana

Procariotas o eucariotas???????

Posiblemente no necesitamos entonces de unendosimbionte para explicar el origen del ncleo

El ncleo surgi para proteger el ADN del daoque produciran las especies de oxgeno reactivo

que se producen durante la respiracin de la mitocondriaDavidov & Jurkevitch. 2009. BioEssays.

Por qu surge el ncleo?

La ventaja selectiva de tener ncleo es protegerfsicamente los cromosomas de que sean

compartidos durante la fagotrofia

Las protenas involucradas en la fagocitosis de las eucariotas muestran unagran diversidad y sugieren que la fagocitosis evolucion independientemente

por lo menos tres veces recientemente

Cmo pudo entonces la protomitocondria entrar en la clula procariota?

Endocitosis debi existir en LECA (Last Eukaryotic Common Ancestor) pero no seha reportado en ninguna eubacteria o archaea

rbol de los eucariotas

Por qu se diversificaron tanto?

Auttrofos

Hetertrofos

Estos elementos les permitieron explorar muchos nuevos ambientes (nichos)y explotar una variedad de fuentes de nutrientes

Auttrofos, hetertrofos, parsitos, endosimbiontes

Unicelulares y multicelulares

Tipos de reproduccin

1) Presencia de una superficie celular flexible2) Presencia de un citoesqueleto3) Presencia de una membrana nuclear4) La aparicin de vacuolas5) Presencia de RE y aparto de Golgi6) La adquisicin endosimbitica de organelos

Por qu se diversificaron tanto?

Unicelulares y multicelulares

Auttrofos, hetertrofos, parsitos, endosimbiontes

Auttrofos, hetertrofos, parsitos, endosimbiontes

Enfermedad de Chagas

Presente en Latinoamrica

Afecta entre 16-18 millones depersonas

Auttrofos, hetertrofos, parsitos, endosimbiontes

http://www.ansp.org/museum/leidy/other/termite.php

Cmo se reproducen los eucariotas?Reproduccin asexual y sexual

Fisin binaria

Tambin hay:

Fisin mltipleGemacinEsporulacin

Cmo se reproducen los eucariotas?Reproduccin asexual y sexual

Cmo se reproducen los eucariotas?Reproduccin asexual y sexual

Conjugacin enSpirogyra

Protistas son organismos eucariotas con organizacin unicelular, colonial,filamentosa o parenquimatosa que carecen de diferenciacin de tejidos

vegetativos, excepto para la reproduccin.

Adl et al. 2007. Syst Biol. 56:684-689

Grupos mayores en eucariotasTodos son unicelulares, con vesculas corticales

Apicomplexa:Plasmodium, Toxoplasma,Cryptosporidium

La gran mayora son parsitos

En sacos renales de funcin desconocida entunicados (Urochordata)

Transmisin por medio del agua marina

Grupos mayores en eucariotasTodos son unicelulares, con vesculas corticales

Apicomplexa:Plasmodium, Toxoplasma,Cryptosporidium

Dinoflagelados: MarinosUnicelulares, fotosintticos

Ciliados: Endosimbiontesy parstios (Balantidium coli)con micro y macroncleos

Grupos mayores en eucariotas

Dos flagelos diferentes, uno de ellos con pelos

Algas cafs: marinas,multicelulares, fucoxantina

Diatomeas: Unicelularesfotosintticas

Oomycetes: hetertrofosacuticos y terrestres

Grupos mayores en eucariotas

Unicelulares, fitoplankton, placas decarbonato de calcio, importantes microfsiles

Grupos mayores en eucariotasGlaucofitas: Cloroplastos con algo dePeptidoglicano, unicelulares, agua dulce

Algas rojas: Multicelulares,ficoeritrina, marinas.

Algas verdes: uni ymulticelulares, varioshbitats, clorofilas

Grupos mayores en eucariotas

Excavates: Algunos de ellos carecen de mitocondrias

Diplomonados: unicelulares,parsitos (Giardia)

Parabasalidos: conmembrana ondulante

Heteroloboseanos: formas flageladasy ameboides, parsitos

Martinez. 1985

Amibas de vida libre

Naegleria es termfila (crece mejor a 45C)Acanthamoeba crece mejor de 25 a 35C

Adquiridas por invasin nasal y diseminacina las meninges por el bulbo olfativo

Naegleria fowleri

Generalmente afecta personas jvenes ydeportistas

Prueba de flagelacin: Colocar en aguadestilada

MAP

Martinez. 1985

Curso muy agudo conmeningitis hemorrgicas

Slo trofozoitos en laslesiones

2 a 15 das de incubacin

Martinez. 1985

Trofozoito entra por la nariz, sigue el nervio olfativo, placa cribriforme y alcanza elcerebro

Acanthamoeba

Martinez. 1985

Quistes y trofozoitos son adquiridos a travs de la piel o por va inhalatoriay se dispersa posiblemente va hematgena al SNC.

Afecta principalmente personas inmunosuprimidas y alcohlicos crnicos

Mas de 20 especies reconocidas

Acanthamoeba

Pared de celulosa bilaminada que resiste congelamiento yradiaciones UV y gamma

Clarke & Niederkorn. 2006. Trends Parasitol. 22:175-180

EAG

Martinez. 1985

Curso sub-agudo o crnico y con lesiones cerebralesmetastsicas

Semanas a meses de incubacin

Martinez. 1985

Martinez. 1985

Ulceras de la piel

Queratitis

Clarke & Niederkorn. 2006. Trends Parasitol. 22:175-180

QueratitisPrimeros casos reportados en 1973, generalmente asociados a traumas oculares

y uso de lentes de contacto (>80% de los casos)

Dolor ocular severo, ulceracin de la cornea y poca respuesta a tratamiento

Clarke & Niederkorn. 2006. Trends Parasitol. 22:175-180

Afecta a personas inmunocompetentes

Amibas inducen citolisis, fagocitosis y apoptosis. La cascada de eventos asociadaa la queratitis se asemeja a la observada en la colitis con E. histolytica

Grupos mayores en eucariotas

Excavates: Algunos de ellos carecen de mitocondrias

Euglenoides: Unicelulares, con mitocondrias, flagelo,fotosintticos y heterotrfos

Kinetoplastidos: Parsitos unicelulares,Kinetoplasto, flagelados (Trypanosoma cruzi)

Grupos mayores en eucariotas

Rhizaria: Unicelulares acuticos con pseudpodosdelgados

Cercozoas: Unicelulares ameboides o flagelados

Foraminiferas: Unicelulares planktnicoscon cubiertas de carbonato de calcio,microfsiles

Radiolarios: unicelular,marinos, endoesqueleto

Grupos mayores en eucariotas

Unikonts: con flagelos individuales

Coanoflagelados: heterotrficos, con flagela,parecidas a clulas de las esponjas

Lobosea: ameboides con pseudpodosgruesos, predadores, parsitos (Entamoeba)