La endosimbiosis es una relación mutuamente beneficiosa entre un organismo huésped y un organismo asociado interno. El término se deriva del prefijo» endo», que significa dentro, y la palabra simbiosis, que se refiere a una relación mutuamente beneficiosa entre dos organismos estrechamente asociados. Otro término para la simbiosis es el mutualismo, que destaca el hecho de que ambos organismos se están beneficiando de la relación.
Ejemplos de Endosimbiosis
Un ejemplo bien conocido de endosimbiosis es la relación entre una termita y los microorganismos en su intestino. La termita consume madera, pero no puede digerirla sin la ayuda de protozoos en el intestino de la termita que descomponen la celulosa en una forma que la termita puede metabolizar. Por lo tanto, la termita suministra alimentos para el protozoo, y el protozoo proporciona alimentos para la termita. En este ejemplo, el protozoo es el endosimbionte, o el organismo interno en la relación endosimbiótica.
Hay una variedad de niveles de dependencia entre los dos asociados, incluyendo en un extremo una relación totalmente voluntaria en la que cada pareja puede sobrevivir sola, y en el otro extremo una situación en la que ambos dependen completamente del otro. Además, el endosimbionte puede estar en diferentes lugares dentro del organismo huésped, desde dentro de una cavidad corporal como el intestino hasta dentro de las células individuales. La endosimbiosis también juega un papel en la evolución, afectando la estructura, el comportamiento y la historia de vida de los organismos asociados.
Aunque hay varios niveles de dependencia entre los dos organismos en una relación endosimbiótica, es casi siempre ventajoso para los dos permanecer juntos. Un ejemplo que demuestra esto es el mutualismo entre los corales y sus algas endosimbióticas. El tipo de algas involucradas aquí se denominan dinoflagelados, y están especializadas en la fotosíntesis o el uso de alimentos orgánicos como fuente de energía. Sin embargo, ciertos nutrientes no están fácilmente disponibles en el océano, por lo que es beneficioso para los dinoflageletos vivir dentro de los corales, donde los nutrientes están disponibles. Del mismo modo, los corales pueden recoger algo de carbono orgánico disuelto del agua o de objetos de presa, pero es mucho más fácil y rápido recogerlos de la actividad fotosintética de los endosimbiontes dinoflagelados. Un efecto secundario de la fotosíntesis es que el carbonato de calcio se precipita del agua que forma las estructuras de coral de los arrecifes de coral.
Ambos organismos se han cultivado de forma independiente en el laboratorio para mostrar el alcance de su interdependencia. En estas circunstancias, ambas han reducido significativamente las tasas de crecimiento. A veces incluso dejan de crecer y dependen de las reservas de energía. Cuando se les permite circular en la misma agua, pero no hacer contacto, su crecimiento casi se duplica.Cuando se pone en contacto, el crecimiento es aún mayor, lo que indica que el contacto real puede estimular una liberación y absorción más altas de lo normal de los productos químicos que intercambian. Es evidente, entonces, que es beneficioso para ambos permanecer juntos.
Algunas anémonas de mar con estos endosimbiontes dinoflagelados han adaptado su comportamiento a las necesidades de sus algas. Por ejemplo, las medusas de natación libre harán migraciones verticales a capas de agua ricas en amonio para los dinoflagelados. Durante el día, las anémonas sésiles de mar exponen las partes de sus cuerpos donde se encuentran los dinoflagelados para permitir la fotosíntesis. Por la noche retraen esas partes y exponen sus tentáculos picantes para atrapar presas con el fin de secuestrar alimentos y proporcionar nitrógeno a sus endosimbiontes. Estos ejemplos de modificaciones de comportamiento por parte del organismo asociado al huésped muestran cómo los dos organismos han evolucionado para beneficiarse el uno al otro y, a su vez, a sí mismos.
Localizaciones de Endosimbiontes
Los endosimbiontes pueden vivir dentro de su organismo asociado en una variedad de lugares. Pueden estar dentro de una cavidad del organismo, dentro de cavidades y dentro de células, o completamente dentro de células. Intracelularmente, la ubicación puede estar en células que tienen vacuolas especiales para el aislamiento del endosimbionte del interior de la célula, o en células que mantienen el endosimbionte directamente dentro del líquido celular.
Las termitas y sus habitantes intestinales protozoarios son un ejemplo de los endosimbiontes que viven dentro de una cavidad del organismo asociado. Otro ejemplo común es la fauna en el estómago de animales rumiantes, o animales que regurgitan y vuelven a roer partículas de alimentos, como ciervos, ganado y antílopes. Los estómagos de los rumiantes tienen cámaras, la primera de las cuales se llama rumen y está especialmente diseñada para mantener poblaciones de bacterias y protozoos que descomponen los alimentos de su huésped mediante la fermentación. El rumen se suministra con alimentos y se mantiene dentro de un cierto rango de pH por glándulas salivales especializadas. Esto proporciona a la comunidad microbiana un sustrato del que alimentarse y un entorno favorable para hacerlo. Hay una gran cantidad de microorganismos que viven allí, incluyendo bacterias que digieren la celulosa, protozoos que digieren la celulosa con la ayuda de sus propios endosimbiontes, y otros que aún son depredadores de estos protozoos. Una comunidad entera de diferentes especies con diferentes estilos de vida vive allí.
Un ejemplo común del endosimbionte que vive dentro de las células del huésped es el de las bacterias en las células de los insectos. Las células de las cucarachas contienen bacterias, y las cucarachas exhiben un desarrollo lento si las bacterias se matan con antibióticos. El crecimiento de la cucaracha se puede restaurar, sin embargo, con ciertas adiciones a su dieta que las bacterias presumiblemente estaban proporcionando.
La transmisión de estas bacterias de una cucaracha a una descendencia es hereditaria, aunque no de base genética, porque las bacterias invaden el citoplasma del huevo. Luego, cuando el óvulo se fertiliza y se desarrolla, ya tiene el endosimbionte que tenía la madre.
Otro ejemplo de transmisión materna se puede encontrar en animales rumiantes. En estos animales, la madre transmite los microorganismos del rumen a su bebé después de que nace a través de su saliva y alimentos rumiados,que contienen todas las especies microbianas que el bebé necesitará en la vida. Si no se permite que un animal rumiante bebé esté en contacto con su madre, es posible que el bebé nunca obtenga los microbios necesarios para que pueda digerir el material vegetal y muera.
Evolución endosimbiótica
De comportamientos como la migración de medusas a diferentes capas de agua, y estructuras especiales como el rumen del estómago, está claro que la endosimbiosis implica interacciones complejas y que estos organismos han evolucionado juntos durante muchas generaciones para desarrollar tales interacciones.
Quizás el ejemplo más antiguo y extendido de esta coevolución endosimbiótica está en el origen de las células eucariotas. Evolucionaron a partir de células procariotas, con la diferencia principal de que las células eucariotas son más grandes y complejas, contienen un núcleo separado y numerosos orgánulos (como las mitocondrias), mientras que las células procariotas son más pequeñas con unos pocos orgánulos flotando libremente en el fluido celular. Ejemplos de procariotas son organismos unicelulares simples como las bacterias. Sin embargo, la mayoría de los organismos complejos multicelulares, desde protozoos hasta hongos y animales, son eucariotas.
¿Cómo surgieron las células eucariotas? Aunque no hay evidencia directa, la teoría más plausible es que una célula procariota temprana, el antepasado de la mitocondria, entró en otra célula procariota, ya sea como alimento o como parásito. Con el tiempo, la relación entre los dos se volvió endosimbiótica, con la mitocondria suministrando energía al huésped asociado y el huésped proporcionando el ambiente y los nutrientes adecuados a la mitocondria. Por lo tanto, surgió una célula con un orgánulo distinto, o una célula eucariota. Esto significa que cada célula en todos los organismos procarióticos tiene orgánulos endosimbióticos.
Varias características de las mitocondrias apoyan esta teoría ampliamente aceptada de una evolución endosimbiótica que da lugar a células eucariotas:
- La relación mutuamente beneficiosa entre la célula, que proporciona nutrientes y un entorno para el orgánulo, y la mitocondria, que proporciona energía para la célula, se ve en muchos otros sistemas endosimbióticos, incluidos los mencionados anteriormente.
- El papel moderno de la mitocondria es proporcionar energía en una forma utilizable para la célula.
- La mitocondria tiene un genoma que le permite reproducirse a sí misma y ser en gran medida independiente de la célula y del genoma de la célula, que reside en el núcleo. Finalmente, la mitocondria no se divide y se reproduce de la misma manera que la célula huésped. En los animales que se reproducen sexualmente, por ejemplo, las mitocondrias del manantial no son una mezcla de las mitocondrias de ambos padres. En cambio, todos son heredados de la madre. Por lo tanto, las mitocondrias no se recombinan como el resto de la célula durante la reproducción sexual. Más bien, actúan más como organismos independientes, manteniendo su identidad de huésped a huésped.
véase también Interacciones entre especies.
Jean K. Krejca
Bibliografía
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