Capítulo 5 de La Pregunta Vital: ¿Por qué las bacterias son relativamente simples, mientras que los eucariotas dieron lugar a toda la maravillosa complejidad que vemos a nuestro alrededor? Los eucariotas son típicamente 1000 veces más grandes en volumen y tamaño del genoma. Y, por supuesto, dieron lugar a la compartimentación interna, la multicelularidad, el sexo y mucho más. Aquí hay una teoría sutilmente errónea: todo se trata de las relaciones entre el área de superficie y el volumen. Los eucariotas generan energía en las mitocondrias (cuya cantidad escala con el volumen celular). Los procariotas generan energía a lo largo de la superficie de la membrana celular (ya que no tienen un orgánulo interno como las mitocondrias para generar y almacenar los gradientes de protones que alimentan la vida). El área de superficie (es decir, la producción de energía de las bacterias) escala cuadráticamente con el radio, mientras que el volumen (es decir, el consumo de energía) escala cúbicamente. Por lo tanto, las bacterias no pueden hacerse tan grandes y, por lo tanto, no pueden generar mucha complejidad. Pero sabemos que es totalmente posible que las membranas se plieguen de todas las maneras extrañas para aumentar la relación área de superficie/volumen. Y sabemos que las bacterias pueden crear vacuolas en su interior (donde presumiblemente podrían almacenar un gradiente de protones). ¿Por qué las bacterias no aprovecharon estos trucos para escalar en la escalera de la complejidad? Nick Lane explica que la ventaja clave que tienen los eucariotas es que el genoma mitocondrial es distinto del genoma bacteriano (debido, por supuesto, al evento endosimbiótico que engulló al ancestro bacteriano de las mitocondrias). Por alguna razón que no entiendo del todo, necesita haber un control superlocal de las reacciones redox en la cadena de transporte de electrones que impulsan la respiración. Necesitas los genes relevantes en el sitio. Las mitocondrias ya tienen sus propios genomas internos y ribosomas para regular su trabajo. Si una célula bacteriana se hiciera mucho más grande, necesitaría almacenar copias de los genes relevantes cerca de la membrana. Pero las bacterias no tienen una forma de hacer cortes específicos en el genoma. Así que tendrían que copiar su genoma completo a través de toda la membrana muchas, muchas veces. Y también almacenar muchas copias de ribosomas y otra infraestructura. Esto es simplemente impráctico. Nick también explica que, con el tiempo, la mayoría de los genes mitocondriales originales se desplazaron al núcleo porque es más eficiente mantener una sola copia allí. Y solo se mantienen en las mitocondrias aquellos que son absolutamente necesarios localmente. El mecanismo exacto de este desplazamiento, y cómo llevó a la evolución de la membrana nuclear y los cromosomas lineales individuales, es mejor dejarlo para el libro. Preguntas para Nick Lane: - ¿Por qué las mitocondrias son el único orgánulo que necesita tener su propio genoma justo en el sitio? ¿Es el caso que otros orgánulos también se beneficiarían del control local pero no tienen esta historia endosimbiótica única que plausiblemente habría llevado a sus propios genomas? ¿O es simplemente que el ciclo de Krebs es tan complejo y frágil que necesitas responder a las perturbaciones justo en el sitio? - ¿Por qué no ha habido más eventos endosimbióticos?