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 suelen ser 1000 veces más grandes en volumen y tamaño del genoma. Y, por supuesto, dio lugar a la compartimentación interna, la multicelularidad, el sexo y mucho más Aquí hay una teoría sutilmente errónea: se trata de la relación 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 (también conocida como producción de energía de las bacterias) escala cuadráticamente con el radio, mientras que el volumen (también conocido como consumo de energía) escala cúbicamente. Ergo, las bacterias no pueden volverse tan grandes y, por lo tanto, no pueden generar mucha complejidad. Pero sabemos que es totalmente posible que las membranas se plieguen de todo tipo de formas extrañas para aumentar la relación superficie/volumen. Y sabemos que las bacterias pueden crear vacuolas en el interior (donde presumiblemente podrían almacenar un gradiente de protones). ¿Por qué las bacterias no hicieron uso de estos trucos para escalar 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 completamente, es necesario que haya un control superlocal de las reacciones redox en la cadena de transporte de electrones que impulsan la respiración. Necesita 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. Por lo tanto, necesitarían copiar todo su genoma a través de toda la membrana muchas, muchas veces. Y también almacenar muchas copias de ribosomas y otras infraestructuras. Esto es simplemente poco práctico. 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 los que eran absolutamente necesarios localmente se mantienen en las mitocondrias. El mecanismo exacto de esta deriva, y cómo condujo 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 en el sitio? ¿Es el caso de 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 solo que el ciclo de Krebs es tan complejo y frágil que necesita responder a las perturbaciones en el sitio? - ¿Por qué no ha habido más eventos endosimbióticos?