How Two Microbes Changed History

Summary

Este guion detalla una de las más grandes revelaciones en la historia de la vida: el origen de los eucariotas a través del endosimbiosismo. Hace más de dos mil millones de años, un microorganismo se alojó dentro de otro, lo que eventualmente permitió la existencia de formas de vida complejas en la Tierra. Las pruebas de este evento se encuentran en nuestras células, donde se encuentran organelas como las mitochondrias y los cloroplastos, que son descendientes de bacterias autónomas y son esenciales para nuestra complejidad biológica.

Takeaways

• 🌿 La vida compleja en la Tierra es posible gracias a un evento crucial en la historia de la vida: la endosimbiosis.
• 🔬 Las células de todos los seres vivos se clasifican en dos grupos principales: procariotas y eucariotas.
• 🌟 Los eucariotas son más complejos y contienen un núcleo con ADN, a diferencia de los procariotas como las bacterias y los arqueas.
• 🌳 La aparición de la línea de eucariotas hace más de dos mil millones de años revolucionó la naturaleza de la vida en la Tierra, permitiendo que la vida se volviera más grande que una sola célula.
• 🤔 La teoría de la endosimbiosis sugiere que los eucariotas son el resultado de una antigua relación simbiótica entre bacterias que se convirtieron en parte de una célula anfitrión.
• 🧬 Los organelos de las células eucariotas, como las mitochondrias y los cloroplastos, tienen ADN propio y se asemejan a bacterias, lo que apoya la teoría de la endosimbiosis.
• 🌿 Las mitochondrias, conocidas como 'las fábricas de energía' de la célula, y los cloroplastos, que convierten la luz solar en azúcares, son descendientes de bacterias autónomas que se integraron en las células.
• 🕰️ El proceso de endosimbiosis ocurrió al menos tres veces en la historia de la Tierra, incluyendo la formación de mitochondrias, cloroplastos y la ingestión de células de algas rojas por otras eucariotas.
• 🧐 Aunque no se sabe con certeza cómo ocurrió la endosimbiosis inicial, la relación entre las células anfitriona y las bacterias convivió y evolucionó para formar las células eucariotas modernas.
• 🌐 La historia de la vida en la Tierra, incluida la formación de las células eucariotas, está codificada en las células de todos los seres vivos, ofreciendo una ventana a nuestro pasado evolutivo.

Q & A

¿Cuál fue el evento que permitió que la vida en la Tierra se volviera más compleja?

El evento fue el endosimbiosis, que permitió que organismos prokarios se fusionaran y dieran lugar a los eukariotas, permitiendo así la aparición de formas de vida más complejas.

¿Cuál es la diferencia fundamental entre las células de los prokarios y los eukariotas?

Las células de los prokarios son más simples, tienen ADN en forma de anillo que flota libremente, mientras que las de los eukariotas son más grandes y su ADN está contenido dentro de un núcleo.

¿Qué son los organelos y qué tienen de especial que los relaciona con la teoría del endosimbiosis?

Los organelos son estructuras dentro de las células eukariotas que realizan funciones específicas, como los órganos. Los organelos como las mitochondrias y los cloroplastos son especiales porque en muchos aspectos se asemejan a bacterias y contienen su propio ADN separado del del núcleo.

¿Cómo se relacionan las mitochondrias con la teoría del endosimbiosis?

Según la teoría del endosimbiosis, las mitochondrias son descendientes de bacterias que alguna vez vivían libremente y que se fusionaron con una célula anfitriona, convirtiéndose en los 'motores' de la célula que producen ATP.

¿Qué papel juegan los cloroplastos en la teoría del endosimbiosis?

Los cloroplastos, encontrados en las células de las plantas, son descendientes de cianos bacterias que se fusionaron con una célula eukariota, permitiendo la producción de glucosa a partir de la luz solar.

¿Cuál es la evidencia genética que apoya la teoría del endosimbiosis?

La evidencia genética incluye la similitud de los genes de las mitochondrias con los de bacterias como la Rickettsia y la similitud de los genes de los cloroplastos con los de cianos bacterias.

¿Cuál es la importancia de la endosimbiosis en la historia de la vida en la Tierra?

La endosimbiosis fue crucial para el desarrollo de la vida compleja en la Tierra, permitiendo la aparición de eukariotas y, posteriormente, de la diversidad de seres vivos multicelulares que conocemos hoy.

¿Cuál es la teoría sobre cómo las bacterias pudieron haberse convertido en organelos dentro de las células eukariotas?

Una teoría sugiere que una bacteria pudo haberse alojado dentro de una célula anfitriona y que con el tiempo se volvieron inseparables, formando una única entidad.

¿Cómo se sabe que los eukariotas son más antiguos que 2.000 millones de años?

Se sabe gracias a los fosiles de células fungicas encontrados en Sudáfrica en 2017, que son la evidencia más antigua conocida de eukariotas.

¿Cómo ocurrió el segundo evento de endosimbiosis que permitió la vida vegetal?

El segundo evento de endosimbiosis ocurrió cuando cianos bacterias se fusionaron con una célula eukariota, dando lugar a los cloroplastos y permitiendo así la vida vegetal fotosintética.

Outlines

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🌿 La revolución de la vida: el origen de los eucariotas

Este párrafo introduce un hito en la historia de la vida terrestre: la endosimbiosis. Se narra cómo, hace más de dos mil millones de años, un microorganismo comenzó a vivir dentro de otro, lo que eventualmente llevó a la creación de los eucariotas. Se explica que todos los seres vivos están compuestos de células, clasificadas en prokariotas y eukariotas. Los prokariotas, como las bacterias y los arqueas, son organismos unicelulares con ADN en forma de anillo que flota libremente. En contraste, los eukariotas, a los que pertenecemos, tienen células más grandes y un núcleo que contiene el ADN. Esta última característica permitió la aparición de formas de vida más complejas y la diversidad de especies que conocemos hoy en día. El descubrimiento de que los eukariotas son descendientes de una unión entre bacterias y un hospedero más grande, es una teoría que ha sido apoyada por evidencia genética y anatómica, particularmente en los organelos llamados mitocondrias y cloroplastos, que se asemejan a bacterias y contienen su propio ADN.

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🌱 El misterioso camino de la endosimbiosis

Este segundo párrafo explora la teoría de la endosimbiosis y cómo ha influido en la evolución de la vida en la Tierra. Se cuestiona cómo ocurrió inicialmente este fenómeno, sugiriendo varias hipótesis como la ingestión de una célula por otra sin que la 'víctima' se desintegrara, la relación parasitaria o una asociación mutuamente beneficiosa. A lo largo del tiempo, estas células 'huésped' y 'anfitrión' se volvieron interdependientes, con los ancestros de las mitocondrias y cloroplastos transformándose en fábricas de energía y azúcares, respectivamente. Se destaca que este proceso parece haber ocurrido al menos tres veces en la historia de la vida terrestre, dando lugar a la aparición de eukariotas, plantas y algas marrón-verdes. El párrafo concluye destacando la importancia de la endosimbiosis en la complejidad y diversidad de la vida, y sugiere que la historia más significativa de la vida en la Tierra podría estar codificada en nuestras propias células.

Keywords

💡Endosimbiosis

La endosimbiosis es el proceso por el cual un organismo se convierte en un órganulo dentro de otra célula, formando una relación simbiótica. En el vídeo, se explica que la endosimbiosis fue un evento crucial en la historia de la vida, permitiendo que las células procariotas se transformaran en eucariotas, lo que llevó a la aparición de formas de vida más complejas. El ejemplo de la endosimbiosis se ilustra con la teoría de que las bacterias que eventualmente se convirtieron en mitochondrias y cloroplastos vivían dentro de otras bacterias más grandes, formando una relación mutuamente beneficiosa.

💡Eucariotas

Los eucariotas son organismos con células que contienen un núcleo y otros órganelas, lo que los distingue de las procariotas. En el vídeo, se menciona que los eucariotas son los ancestros de todas las formas de vida complejas en la Tierra, incluyendo plantas, animales y hongos. La aparición de los eucariotas, posiblemente como resultado de la endosimbiosis, revolucionó la naturaleza de la vida, permitiendo la existencia de organismos multicelulares más grandes y complejos.

💡Órganelas

Los órganelas son estructuras dentro de las células eucariotas que realizan funciones específicas, similares a los órganos en un organismo. En el vídeo, se destaca que los órganelas, como los mitochondrias y los cloroplastos, son esenciales para las funciones vitales de las células eucariotas. Por ejemplo, los mitochondrias son conocidos como 'las fábricas de energía' de la célula porque producen ATP, mientras que los cloroplastos son responsables de la conversión de la luz solar en azúcares en las plantas.

💡Mitochondrias

Las mitochondrias son órganelas presentes en la mayoría de las células eucariotas y son conocidas como 'las fábricas de energía' debido a su función en la producción de ATP. En el vídeo, se sugiere que las mitochondrias probablemente descenden de bacterias que se establecieron en una relación endosimbiótica con otras células, lo que les permitió a estas últimas obtener una fuente de energía más eficiente.

💡Cloroplastos

Los cloroplastos son órganelas específicas de las células de las plantas que utilizan la energía solar para producir glucosa a través de la fotosíntesis. El vídeo menciona que los cloroplastos son similares a las bacterias de cianobacteria, lo que apoya la teoría de la endosimbiosis. Estos órganelas son esenciales para la vida vegetal y, por extensión, para la cadena alimentaria en la Tierra.

💡Prokariotas

Los procariotas son organismos unicelulares con células que no contienen un núcleo definido. En el vídeo, se describe cómo los procariotas, como las bacterias y las arqueas, son los primeros seres vivos que aparecieron en la Tierra y que, a diferencia de los eucariotas, tienen ADN en forma de un solo círculo que flota libremente dentro de la célula.

💡Árido Triphósforo (ATP)

El ATP, o ácido adenosín trifosfato, es una molécula que almacena y transporta energía en las células. En el vídeo, se explica que los mitochondrias producen ATP, lo que les permite a las células eucariotas tener una fuente de energía más eficiente, lo que es fundamental para el funcionamiento y la supervivencia de los organismos multicelulares.

💡Fósiles

Los fósiles son restos o evidencias de organismos que vivieron en el pasado, que a menudo se encuentran en rocas. Aunque el vídeo se centra en la evidencia dentro de las células, también se menciona la importancia de los fósiles para entender la historia de la vida en la Tierra, como los fósiles de eucariotas encontrados en Sudáfrica.

💡Era Proterozoica

La Era Proterozoica es un período geológico que duró aproximadamente de 2,5 a 0,58 millones de años atrás. En el vídeo, se sugiere que la aparición de los eucariotas, y por ende, la endosimbiosis, ocurrió hacia el comienzo de este período, lo que marcó un punto de inflexión en la evolución de la vida en la Tierra.

💡Genomas

Un genoma es el conjunto completo de material genético de un organismo. En el vídeo, se menciona que el análisis de los genomas de mitochondrias y cloroplastos ha demostrado que sus genes son muy similares a los de ciertas bacterias, lo que apoya la teoría de la endosimbiosis y la relación evolutiva entre estas estructuras y las bacterias ancestrales.

Highlights

Más de dos mil millones de años atrás, un pequeño ser viviente comenzó a vivir dentro de otro ser viviente y nunca se fue.

Este evento marcó uno de los mayores avances en la historia de la vida.

Todos los seres vivos en la Tierra están hechos de células, estructuras microscópicas.

La vida se clasifica en dos grupos principales: procariotas y eucariotas.

Los procariotas, como las bacterias y los arqueas, son los primeros seres vivos que formaron en la Tierra.

Los eucariotas tienen células más grandes y su ADN está contenido dentro de un núcleo.

La aparición de la línea eucariota revolucionó la naturaleza de la vida en la Tierra, permitiendo que la vida se volviera más grande que una sola célula.

La teoría de la endosimbiosis randomiza sugiere que todos los eucariotas son el resultado de una antigua unión simbiótica.

Las células eucariotas contienen organelas, estructuras que realizan tareas específicas, como los órganos.

Las mitocondrias y las cloroplastas son dos tipos de organelas que se asemejan a las bacterias.

Las mitocondrias y las cloroplastas contienen su propio ADN, separado del ADN del núcleo de la célula.

La genética muestra que los genes de las mitocondrias son muy similares a los de bacterias como la Rickettsia.

Los genes de las cloroplastas se asemejan a los de las bacterias cianobacterias.

La endosimbiosis parece haber ocurrido al menos tres veces en la historia de la Tierra.

La primera vez fue cuando un procariota se unió a otra célula y eventualmente se convirtió en mitocondrias, marcando el origen de los eucariotas.

La segunda vez fue cuando las cianobacterias se unieron a una célula eucariota y se convirtieron en cloroplastas, permitiendo la vida vegetal.

La tercera vez fue cuando una línea de eucariotas unicelulares absorbió células de algas rojas, originando grupos como el de las algas marrón, como el kelp.

La endosimbiosis y el origen de los eucariotas son un gran evento en la historia de la vida en la Tierra.

Transcripts

What if I told you that, more than two billion years ago, some tiny living thing started

to live inside another living thing … and never left?

And now, the descendants of both of those things are in you?

Well, brace yourselves, because I gotta tell you about one of the biggest breakthroughs

in the history of life.

It began as a chance encounter between two microorganisms, but it ended up making all

complex life on Earth possible.

And the evidence we have of this momentous event isn't some fossil found in rock.

It's found in our very own cells.

It may not surprise you to hear that all living things on Earth are made of ... cells – microscopic

structures whose innards are enclosed by a membrane.

And scientists classify all of life into two main groups, depending on what kind of cells

it has.

You can either be a prokaryote or a eukaryote.

Prokaryotes were the first kinds of living things to form on Earth.

They first appeared perhaps as much as 4 billion years ago, and they're still around today,

in abundance.

They're single-celled organisms like bacteria and archaea.

And their cells are generally very simple – small, with ring-shaped DNA that floats

freely around the cell.

But you, my friend, are a eukaryote.

Your cells are bigger, and your DNA is kept inside a nucleus, which is wrapped up in its

own membrane.

You're also more physically complex than a prokaryote.

I mean, I haven't met you, but I'm assuming you are.

And all complex forms of life on our planet -- plants, animals, fungi, and anything else

that you've ever seen, either with your naked eye or a cheap microscope -- are eukaryotes.

And they form a single lineage on the Tree of Life that arose more than two billion years

ago, toward the start of the Proterozoic Eon.

Needless to say, the appearance of this lineage completely revolutionized the nature of life

on Earth.

For the first time, life could become larger than a single cell.

This made possible the enormous diversity of living things that we see today: you, me,

yeast, bumblebees, blue whales, all of it.

So, understandably, scientists have puzzled for hundreds of years over what made this

revolution possible.

And around the middle of the 20th century, an explanation started to come together that

remains the prevailing theory to this day.

It hypothesizes that all eukaryotes are the result of an ancient, random act of endosymbiosis.

The thinking goes, in the incredibly distant past, the thinking goes, some bacteria started

living within another larger bacterium.

This relationship became symbiotic, where each organism benefited equally from the presence

of the other.

Over time, the “guests” and the “host” in this arrangement became inseparable.

They became one living thing.

And the evidence to support this theory can be found in your own cells.

Because you're a eukaryote, you have stuff inside your cells that prokaryotes don't have.

These structures do specific things, just like your organs do, so they're called organelles

-- little organs.

So cute.

And there are two kinds of organelles that are unlike any others.

First, eukaryotes almost always have mitochondria in their cells.

You probably remember these from biology class or the internet

as “the powerhouses of the cell” because

they create an energy-storing molecule called adenosine triphosphate, or ATP.

The second kind are in plant cells, the chloroplasts, which use chlorophyll to convert sunlight

into sugar.

What’s weird about these two organelles -- mitochondria and chloroplasts -- is that,

in a lot of ways, they resemble living things.

Specifically, bacteria.

For example, early in the 20th century, biologists discovered that new mitochondria can only

form when existing mitochondria split into two.

And the same is true for chloroplasts.

So, cells can’t make new ones.

The organelles themselves have to, basically, reproduce.

Plus, these organelles are bound in membranes, like bacteria are.

And some researchers noticed that mitochondria and chloroplasts just look a lot like bacteria.

Specifically, mitochondria closely resemble infectious bacteria called Rickettsia in their

size and shape.

Likewise, chloroplasts kind of resemble cyanobacteria.

They both use photosynthesis, and like the bacteria, chloroplasts have an internal membrane,

which they use to hold their chlorophyll.

All these similarities were pointed out by early supporters of endosymbiosis more than

a hundred years ago, but most scientists remained unconvinced.

The theory was revitalized in the ‘60s and ‘70s by American evolutionary biologist

Lynn Margulis and by the 1980s, most of the scientific community had come around because

there’s one more strikingly weird thing about these organelles.

Genetic research showed both mitochondria and chloroplasts contain their own DNA that’s

completely separate from the DNA in the nucleus of the cell itself!

Then in the late 1990s, scientists examined the genomes of mitochondria and chloroplasts,

founding that mitochondrial genes are very similar to the genes in bacteria, like Rickettsia.

And chloroplast genes turned out to be most like those in cyanobacteria.

So, this combination of anatomical and genetic similarity really seems to have no other reasonable

explanation: Mitochondria and chloroplasts must be the descendents of formerly free-living

bacteria that somehow got … stuck … in our cells.

But, … how did they get there?

Well, no one’s sure.

It may have been that, 2 billion years ago, a host cell was trying to eat a guest cell,

but the eaten cell stayed in tact.

Or maybe the guests took up residence as parasites.

Or it could have been some sort of symbiosis that benefitted both hosts and guests from

the start; like the gut bacteria living inside all of us.

We just don’t know.

What we do know is that the longer this relationship lasted, the more dependent on each other.

the guests and

hosts became.

Over time, the ancestors of mitochondria stopped behaving like independent organisms and became

ATP factories.

Likewise, chloroplasts became little, solar-powered sugar factories.

They were no longer separate living things.

They were part of the cell.

OK, so two microbes that bumped into each other managed to change the course of history.

That’s weird enough.

But what’s even more amazing is that this seems to have happened at least three times

in Earth’s history!

The first time it happened was when some prokaryote got stuck in another cell and eventually became

mitochondria, marking the origin of the eukaryotes.

This probably happened at least 2.4 billion years ago, because the oldest known fossils

of eukaryotes -- masses of fungal cells found in South Africa in 2017 -- are that old.

But then this phenomenon happened a second time, when cyanobacteria set up shop inside

some eurkaryotic cell, and eventually became chloroplasts, which in turn made plant life

possible.

This happened at least 1.6 billion years ago -- the age of the earliest known photosynthetic,

plant-like things: red algae.

But maybe the most strange occurrence happened only recently -- by which I mean some 450

million years ago -- when yet another lineage of single-celled eukaryotes swallowed up cells

of red algae.

This event marked the origin of the group that includes brown algae, like kelp.

And because of it, kelp cells contain the ancestral remains of a red algae cell, with

chloroplasts inside of that!

So, endosymbiosis -- and the origin of eukaryotes that it caused -- is a big deal in the story

of life on Earth.

Now don’t get me wrong!

Prokaryotes are awesome!

They’re still the most numerous and diverse organisms on Earth, and they’ve managed

to exploit just about every environment on the planet.

But only eukaryotes have special organelles that provide them with energy.

And these little engines have allowed us to grow bigger and more complex, forming the

visible, multicellular life that we know today.

Usually, we look to the fossil record to understand the story of our origins.

But maybe the most important story of all is fossilized within our own cells, and the

cells of everyone you’ve ever met, and every living thing you’ve ever seen.

What do you want to know about the story of life on Earth?

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