Eukariotoak

LUCAren agerraldiaren ondoren, duela 3800 milioi urte (Mu), prokariotoak hedatu eta dibertsifikatu egin ziren Lur osoan zehar. Euren plan metaboliko eta zelularra energia iturrietara eta indarrean zeuden baldintzetara egokitzen zen. Energia-iturri nagusia itsasondoko iturri hidrotermalek isuritzen zuten hidrogeno eta azido sulfhidriko lehengaietatik zetorren. Baina iturri horiek, ugariak izan arren, leku jakinetara mugatuak ziren. Hori dela eta, prokarioto talde batek, zianobakterioek, planeta osoan zehar banatua zegoen eguzki-argitik energia ekoizteko gaitasuna garatu zuen. Fotosintesiari esker, beraz, bizitzak hedatzen jarraitu zuen. Hala ere, irtenbide horrek berekin bere hondakin nagusia den oxigenoaren metaketa ekarri zuen.  Ondorioz, atmosfera pixkanaka oxigenoa metatzen joan zen, eta 2000 Mu-n zehar inguru oxidatzailea izatera pasatu zen. Garai honi Proterozoikoa deritzo. 

Oxigenora Egokitu eta Ugaldu

Bizitza oxigenorik gabeko giroan sortua zenez, bere presentziak zelulak oxidatzeko eta hiltzeko arriskua areagotu egin zuen. Beraz, zianobakterioek, fotosintesiarekin batera, zelula barruko oxigenoa (eta hemen tratatuko ez ditugun beraien eratorri aktiboenak) ezabatzeko mekanismo sofistikatuak garatu behar izan zituzten, bai eta beraien efektu toxikoak osatzen zutenak ezabatzekoak ere.

Baina oxigenoa agertzea mehatxua izateaz gain, berekin aukera bat ere ekarri zuen. Bakterio-espezie berriek oxigenoaren izaera oxidatzailea ustiatzeko gaitasuna. Horiek, metanoa eta beste hainbat konposatu organiko eta ez-organikoren oxidazioaren bidetik energia ekoizteko gai izan ziren. Bakterio horiek ugaritzen hasi eta gaur egungo airearekin kontaktuan dauden ingurune guztietan aurki daitezke (bakterio aerobikoak).

Eukariotoen Agerraldia

Ezin da frogatu oxigenoaren metaketak eukarioten agerraldian eragina izan zuenik, baina orain arte aurkitutako aztarrek horren alde jotzen dute. Baina gai honetan sartu aurretik, azter ditzagun zelula eukariotoen ezaugarri nagusiak.

Eukariotoek prokariotoek baino zelula handiagoak dituzte. Adibidez, Paramezio protozooaren zelulak (ezkerrean), prokarioto batena baino 15.000 aldiz handiagoa da. Gainera, konpartimentuak (zitologian organuluak) ditu, hala nola nukleoa, Golgi aparatua eta mitokondriak, non oxigenoa kontsumitzen den eta zelularentzako energia zati handi bat sortzen den. Hain sofistikatua da zelula eukariotoaren antolaketa, non azken urteotan bost organulu berri deskribatu diren, eta horien funtzioak argitzen ari diren!

Mitokondriek beren DNA propioa dute, eta beraien sekuentziak iturri hidrotermalen inguruan bizi diren bakterioen (Iodidimonas) sekuentziarekin antzekotasuna erakutsi dute. Datu horren arabera, eukariotoak bi zelula mota ezberdinen arteko batasunetik sortuak izan zirela argudiatu daiteke. DNA sekuenzien analisi azterketen arabera, bakterio bat arkeoa baten barnean sartu zela dio hipotesi onartuenak.

Eukarioto guztiek mitokondriak dituzte, baina landareen kasuan, fotosintesia burutzen duten kloroplastoak ere badaude (eskuinean). Mitokondrioen kasuan bezala, kloroplastoen DNA sekuentziak zianobakterioenekin antzekotasuna du. Beraz, mitokondrioak barnean hartu ondoren, eta antzeko moduan, zianobakterioren bat ere barneratu zuten. Ikus dezagun nola gertatu zen hori.

Paramecium bursaria protozooa

Paramecium bursaria beste mikroorganismoez elikatzen den protozooa da. Baina, Chlorella  generoko algak barneratzen ditunean, digeritu ordez bertan zaintzen ditu. Jokabide hori sinbiosi-mota bat da: barneratutako algek fotosintesiaren bidez azukreak eta arnasketarako oxigenoa eskaintzen dizkiote ostalariari. Hark, trukean, algei inguru egokitua eskaintzen die eta harraparien aurrean, babesa. Harremana hain dago arautua, ezen protozooa bikoizten denean, alga sinbionteak kumeen artean era orekatuan banatzen baititu. Bi aldeek bakarkako bizi-gaitasunari eusten badiote ere, ikerketek erakutsi dute aukera horren bizi-itxaropena sinbiotikoaren aldean hamar aldiz txikiagoa dela.

Eukariotoen mitokondriak eta kloroplastoak aipatutako sinbiosiaren bidetik sortuak izan zitezkeen, baina honakoan, harremana askoz estuagoa da. Parte-hartzaileak era atzeraezinean elkartuta daude. Mitokondrien DNA azterketek adierazten dute 37 gene baino ez dituztela, beraien bakterio arbasoen 2.500en aldean. Kloroplasto baten genomak 120 gene inguru kodetzen ditu, horien artean, fotosintesirako funtsezkoak direnak, zianobakterio baten hamarren bat besterik ez. Erabateko murrizketa horien arrazoia organismo eukarioto berriaren genoma nagusira pasatu izana da. Ikus ditzagun honen onurak.

Zelula eukarioto bat bere arbaso prokariotoena baino askoz handiagoa izatea justifika daiteke funtzionamendu askoz ere aldakorragoa eta sofistikatuagoa duelako. Zelularen oinarrizko plana gaitasun anitz handietarako osatua dago, hala nola organulu asko sortzeko eta mantentzeko, eta kanpoko baldintzen aldaketak barruan eraginik ez jasateko ahalmena eta egitura bereziak eratzeko, hala nola protozooen kisteak. Era berean, zelula anitzeko organismoak osa ditzake, mota bakoitzean ehunak eta organoak osatuz. Baita banan-banan bizi diren kasuetan ere, protozooen kasuan bezala, beraien portaera sofistikatua da. Horretarako, zelula eukariotoak informazio kopuru handia kudeatu behar du. Adibidez, aipatu dugun Paramecio baten genomak 30.000 gene baino gehiago ditu).

Informazioa biltegiratzeko gaitasun handiarekin batera, informazioa era azkar, zehatz eta fidagarrian kudeatzeko sistemak ere indarrean behar dira. Arlo horretan, bakterio baten genomaren eta eukarioto batenaren arteko aldea liburutegi pertsonalaren eta udalaren artekoarekin parekatu daiteke. Tamaina-aldaketak antolaketa zeharo desberdina ekartzen du. Bakterioen kromosoma bakarraren aurrean, eukariotek hainbat kromosoma dituzte, eta inguru propio batean gordeta, nukleoan. Bertan, DNA bikoizteko makina molekular aproposak daude, oztoporik gabeko bikoizketa era hoberenean burutzeko. Gainera, RNA mezularia ekoizteko mekanika berezi bat indrrean dago, bai etengabe espresatu  behar diren geneentzat, baita egoera jakin batzuetan soilik espresatu beharrezkoak direnentzat. (eskuinean). Sistema horrek bereganatu eta doitu ditu mitokondrioen eta kloroplastoen funtzio partekatuak kodetzen dituzten geneak, organuluen funtzio esklusiboei dagozkienak beraien kargura utziz.

Frutu-euliaren burmuinak 100.000 neurona eta 30 milioi sinapsi-konexio ditu. 2. Erreferentzia

Endosimbiotikoa izeneko transferentzia genetikoaren onurak bi abantaila handi dakartza. Alde batetik, gene komunen kudeaketa modu eraginkorragoan burutzen da. Bestalde, organuloak prozesu erredundanteen karga libratzen du. Sinplifikazio horri esker, organuloaren ugaltze-tasa fidagarriagoa eta altuagoa lortu daiteke. Adibidez, gibelean, hepatozitoek milaka mitokondria pilatu ditzakete, abantaila horri esker.

LUCA agertu zenetik, eukariotoen zelula konplexu eta aldakorren agerraldia 1.600- 2.000 Mu inguru behar izan zuen. Baina zelula-eredu honek balio izan du Paramezioa bezalako zelula bakarra nahiz balea edo sequoia izaki erraldoiak sortzeko. Eta, jakina, gu barne!

Erreferentziak

1. Zelula eukariotoaren konplexutasuna erakusten duen animazioa. Kromosomen arkitekturan eta geneen espresioan jartzen du arreta: nukleoan RNA mezulariaren ekoizpena, zitoplasmarako garraioa eta proteinen sintesia erakusten ditu. Bideo.

2. Cómo adentrarse en el cerebro de una mosca en 20 millones de pasos simples New York Times egunkariaren erreportaia.

Oharra: Lan hau Hondarribiko Udaleko Euskara zerbitzuaren laguntzaz zuzendu da.