En el proceso de convertirse en células eucariotas, algunas de las protocélulas precursoras de las que actualmente consideramos como eucariotas (es decir células con membranas internas y separación mediante las mismas de los distintos procesos bioquímicos que se producen en su interior) probablemente obtuvieron algunos de los principales orgánulos mediante un proceso que se ha denominado endosimbiosis.
La teoría denominada endosimbiosis secuencial fue propuesta por la bióloga Lynn Margulis a finales de los años 60 del siglo XX, pero no fue posible su comprobación (o al menos la comprobación de muchas de sus premisas) hasta prácticamente los años 80 o 90.
Según esta teoría algunos orgánulos de las células, más concretamente las mitocondrias y los cloroplastos, e incluso los flagelos, serían en su origen células procariotas que llegaron a aprovechar el oxígeno de la nueva atmósfera creada por las cianobacterias fotosintéticas y que dentro de células que no eran capaces de aprovechar dicho oxígeno se convirtieron en huéspedes permanentes (simbiosis).
Existen algunas pruebas bioquímicas que demuestran esta teoría:
- Las mitocondrias tienen su propio ADN en una molécula contínua como las procariotas
- Muchas de las enzimas de las membras celulares de las mitocondrias se encuentran también en la membrana de las bacterias.
- Las mitocondrias sólo se forman por fisión binaria a partir de otras mitocondrias, mientras que las demás células lo hacen por mitosis.
- Varias especies de Cianobacterias viven dentro de otras especies como hongos y plantas, lo que demuestra que es un tipo de asociación fácil de mantener.
- El tamaño de las mitocondrias es similar al tamaño de algunas bacterias.
- Están rodeados por una doble membrana, lo que concuerda con la idea de la fagocitosis: la membrana interna sería la membrana plasmática originaria de la bacteria, mientras que la membrana externa correspondería a aquella porción que la habría englobado en una vesícula.
- En mitocondrias y cloroplastos los centros de obtención de energía se sitúan en las membranas, al igual que ocurre en las bacterias. Por otro lado, los tilacoides que encontramos en cloroplastos son similares a unos sistemas elaborados de endomembranas presentes en cianobacterias.
- Algunas proteínas codificadas en el núcleo se transportan al orgánulo, y las mitocondrias y cloroplastos tienen genomas pequeños en comparación con los de las bacterias. Esto es consistente con la idea de una dependencia creciente hacia el anfitrión eucariótico después de la endosimbiosis. La mayoría de los genes en los genomas de los orgánulos se han perdido o se han movido al núcleo. Es por ello que transcurridos tantos años, hospedador y huésped no podrían vivir por separado.
- En mitocondrias y cloroplastos encontramos ribosomas 70s, característicos de procariotas, mientras que en el resto de la célula eucariota los ribosomas son 80s.
Pruebas en contra de la teoría
* Las mitocondrias y los plastos contienen intrones, una característica exclusiva del ADN eucariótico. Por tanto debe de haber ocurrido algún tipo de transferencia entre el ADN nuclear y el ADN mitocondrial/cloroplástico.
* Ni las mitocondrias ni los plastos pueden sobrevivir fuera de la célula. Sin embargo, este hecho se puede justificar por el gran número de años que han transcurrido: los genes y los sistemas que ya no eran necesarios fueron suprimidos; parte del ADN de los orgánulos fue transferido al genoma del anfitrión, permitiendo además que la célula hospedadora regule la actividad mitocondrial.
* La célula tampoco puede sobrevivir sin sus orgánulos: esto se debe a que a lo largo de la evolución gracias a la mayor energía y carbono orgánico disponible, las células han desarrollado metabolismos que no podrían sustentarse solamente con las formas anteriores de síntesis y asimilación.
* Ni las mitocondrias ni los plastos pueden sobrevivir fuera de la célula. Sin embargo, este hecho se puede justificar por el gran número de años que han transcurrido: los genes y los sistemas que ya no eran necesarios fueron suprimidos; parte del ADN de los orgánulos fue transferido al genoma del anfitrión, permitiendo además que la célula hospedadora regule la actividad mitocondrial.
* La célula tampoco puede sobrevivir sin sus orgánulos: esto se debe a que a lo largo de la evolución gracias a la mayor energía y carbono orgánico disponible, las células han desarrollado metabolismos que no podrían sustentarse solamente con las formas anteriores de síntesis y asimilación.
