PRIONES-CONFORMONES Y EVOLUCIÓN BIOLÓGICA

Priones-conformones y evolución prebiótica

En coherencia con lo expuesto hasta ahora, relativo al paradigma proteocéntrico, la información biológica conformacional debe aparecer ya en el escenario del origen de la vida.

En este sentido, la capacidad que manifiestan los priones, de propagación de sus conformaciones proteicas, podría haber sido muy útil durante la etapa de evolución química prebiótica (ver Ogayar, Sánchez-Pérez. Prions: an evolutionary perspective. International Microbiology. Vol.1, number 3. Sep. 1998). Con sólo poner ogayar-prions, sale el artículo completo.

Los estudios cristalográficos de la estructura de las proteínas sugieren que éstas sólo utilizan un número corto de conformaciones de plegamiento. Este número limitado de estructuras terciarias, o módulos proteicos, se eleva sobre un número mucho menor de estructuras secundarias y supersecundarias.

Por el contrario, encontramos una gran explosión de diversidad al analizar las secuencias de las proteínas. No obstante, el examen de los patrones de variabilidad de diversas familias proteicas nos muestra fuertes restricciones estructurales a dicha variabilidad.

Es ampliamente admitido que los segmentos génicos codificadores (exones), sobre los que operan mecanismos de generación de diversidad, se corresponden, básicamente con las unidades estructurales proteicas (módulos proteicos o dominios) seleccionadas a lo largo de la evolución. De hecho, los genes “fundamentales”, que están presentes en los exones de todas las células, debieron establecerse en las primeras etapas de la evolución celular, y siempre respetando las conquistas de los módulos estructurales básicos.

·      Etapas de la evolución proteica

Todos estos datos estructurales nos llevan a pensar que las proteínas pudieron haber evolucionado en dos grandes etapas:

1.   Una primera etapa de evolución prebiótica conformacional donde, a partir de secuencias polipeptídicas formadas al azar, se produce la selección de un número corto de conformaciones (unidades estructurales proteicas), que son las que actualmente encontramos en todas las proteínas.

2.   Una segunda etapa donde la evolución conformacional sigue llevando la batuta pero permitiendo una dimensión de evolución secuencial. En esta etapa, a partir de polipéptidos ya codificados genéticamente –y utilizando los mecanismos de generación de diversidad desplegados en la evolución biológica- se va acumulando una enorme variabilidad en las secuencias de las proteínas, pero siempre condicionada por la continuidad de las conformaciones seleccionadas durante la etapa anterior.

·      Origen del código genético

Durante la larga etapa de evolución química prebiótica  la estructura de las proteínas (en esta etapa, proteinoides) debió moldearse y seleccionarse por interacción directa con el medio. A partir del establecimiento del código genético (origen de las primeras células, y comienzo de la evolución por selección natural), toda modificación adaptativa de las proteínas (de las unidades estructurales seleccionadas en la etapa prebiótica) se produce por el nuevo camino que, paradójicamente, supone tanto estabilidad y conservación como una fuente de variabilidad:

1. PROTEÍNASàPROTEÍNASàARN (código genético)
2. ARNàPROTEÍNAS
3. ADNàARNàPROTEÍNAS

Así pues, parece que en el tránsito de la evolución prebiótica a la evolución biológica por selección natural, el medio pudo pasar, de jugar un papel moldeador directo, a jugar también un papel selector de las variantes proteicas codificadas genéticamente, aunque siga informando (interaccionando instante a instante) y propiciando los cambios conformacionales que están permitidos en el rango de plasticidad de cada proteína.

De este modo, la producción genética de las proteínas -además de garantizar la estabilidad y la conservación conformacional- permite, mediante una exaltación de variabilidad, aumentar el despliegue evolutivo de interacciones específicas proteína proteína y proteína ligando. Esta variabilidad debe evolucionar coherentemente en lo relativo a la especificidad: 

• Especificidad de especie, de forma que la variabilidad secuencial acumulada permita las interacciones fisiológicas entre las proteínas de la especie a la hora de formar máquinas y rutas de interacción proteicas cada vez más complejas.
• Especificidad de función, de forma que las funciones celulares más elementales se vayan desdoblando en otras nuevas mediante duplicación genética, que permita la unión específica a nuevos ligandos de forma coherente.

Durante la etapa prebiótica, alguna capacidad para propagar información conformacional proteica por contacto directo, similar a la que actualmente manifiestan los priones, pudo ser fundamental en el camino desde lo inorgánico hacia el mundo de lo vivo. Desde un punto de vista evolutivo, los proteinoides que adquiriesen esta capacidad (a los que en el artículo del 98 denominamos conformones) serían estructuras proteicas seleccionadas, esencialmente, por su capacidad para inducir cambios conformacionales –acordes con su estructura y función (la capacidad de propagación)- en determinados polipéptidos que presenten secuencias compatibles con el cambio.

De esta manera, los conformones actuarían como selectores de los cambios favorables (cambios de especificidad permisivos con las unidades estructurales esenciales o módulos proteicos), favoreciendo su propagación. Es decir, del conjunto de polipéptidos -formados al azar en la sopa primigenia, y compatibles con la capacidad para propagar sus conformaciones, que manifiestan los conformones- se seleccionarían positivamente aquellos que tuviesen sitios activos más adecuados para realizar actividades útiles cada vez más específicas. Pero éstos, aunque resultasen eficaces y duraderos en esta función, no dispondrían de mecanismos de herencia genética, rápidos y precisos, para transmitir estos cambios finos. 

En este punto, sólo mencionar que el paradigma de respuesta adaptativa rápida mejor conocido es el sistema inmunitario, del que ya hemos mencionado someramente los mecanismos de generación de diversidad de los anticuerpos. Más adelante volveremos sobre el tema, mencionando también la producción de anticuerpos catalíticos, donde se muestra la generación de cambios de especificidad y afinidad por los sustratos.

En esta etapa prebiótica se irían acumulando, y asociando, estas estructuras proteicas más eficaces, formando protobiontes con un metabolismo y una capacidad reproductora elementales.

Paradójicamente, a partir del establecimiento del código genético -después de un “mundo de ARN autocatalítico” y un “mundo de proteínas-conformones” coexistiendo y evolucionando independientemente- aparece el nuevo marco de la evolución biológica, en el que las proteínas se sintetizan genéticamente, y los ácidos nucleicos son gobernados por las proteínas para ejercer su función. Conviene señalar que en estos dos “mundos” la información es conformacional: las ribozimas y el ARNt debieron preceder al ARNm, y el primer código genético debió ser conformacional, seleccionado por la actividad aminoacil-ARNt-sintetasa, y no degenerado (como ya vimos en la entrada anterior).

Es obvio que, en algún momento de la evolución prebiótica, se debió establecer una coevolución entre estos dos mundos, en la que las proteínas, dada su mayor potencialidad estructural y funcional, comenzaron a utilizar el ARN (y posteriormente, en la evolución biológica, también el ADN) para garantizar la estabilidad de sus conquistas estructurales y una variabilidad secuencial coherente con ellas. 

Así, a lo largo de la evolución:

1. Primero se establecería una información conformacional proteínas-ARN.
2. Posteriormente se incorporaría la primera información secuencial proteínas-ARNm (código genético).
3. Por último, esta información secuencial se almacenaría en la molécula del ADN.

Como expuse en la entrada anterior, los ácidos nucleicos serían un instrumento de las proteínas y la información secuencial (tan importante como lo es la cultura para los humanos) estaría supeditada a la información conformacional.

Sin plantear siquiera muchos de los aspectos relativos al origen de la vida, que de momento dejamos aparcado, sólo señalar que, en esta coevolución prebiótica, las unidades estructurales proteicas se fueron seleccionando por su capacidad de interaccionar entre ellas, mediante interacciones débiles no covalentes, formando así estructuras más o menos complejas. De igual manera interaccionarían con el ARN formando ribonucleoproteínas, y seleccionando estructuras de uno y otro “mundo” fueron elaborando el código genético. 

Este proceso permitiría la formación de polipéptidos cada vez mas largos y eficaces. 

El aumento de eficacia vendría dado, entre otras cosas, por la mejora funcional que suponía la transición de una estructura proteica formada por varios péptidos pequeños (unidos por interacciones débiles) a un polipéptido formado por la unión secuencial covalente de éstos. 

Este proceso iría permitiendo la coselección de dominios proteicos (estructurales y funcionales) junto con determinados fragmentos salteados de las cadenas del ARN ambiental, monocatenario y lineal, compatibles con dichos dominios, que, de esta manera, devendrían en exones. 

Esta conquista evolutiva permitiría la posterior evolución modular. En este sentido, buena parte del denominado ADN basura vendría de entonces.

La paradójica universalidad del código genético, más que revelar un único origen celular procariota (parece absurda una única solución en este nivel de complejidad), revela un origen precelular seleccionado por los módulos proteicos. 

Antes de abordar la evolución celular, tan solo apuntar que las interacciones conformacionales iniciales en un marco de péptidos pequeños (módulos esenciales que interaccionarían formando complejos puzzles proteicos, anteriores a la aparición de polipéptidos más largos formados genéticamente) podrían estar representadas en la función de reconocimiento antigénico de los linfocitos T, basada en la discriminación entre lo propio y lo ajeno a través de la interacción específica entre el TCR y el complejo proteína del MHC y péptido antigénico (ver Ogayar, A. Presentación antigénica y puzzle conformacional. Una hipótesis (I). Inmunología 1991; 10: 19-23; y (II) 10: 97-103.

Conformones y evolución celular

No obstante la enorme ventaja evolutiva que supuso la aparición del código genético (primero sólo conformacional y luego secuencial-conformacional); para el modelo proteocéntrico, la primacía evolutiva debió seguir en manos de las proteínas y en la continuidad de su información conformacional, desde el origen de la vida a lo largo de toda la evolución biológica. Esta continuidad de información conformacional sería anterior a la continuidad del plasma germinal postulada por August Weissmann, y cuya versión molecular moderna es el denominado “dogma central de la biología molecular”. Sin embargo, no podemos mermar en absoluto la enorme importancia del ADN y el ARN como instrumentos de información y modificación de la síntesis de proteínas. Constituyen una suerte de programa informático, pero no pueden considerarse ni un informático ni un usuario de la informática.

En la continuidad de información conformacional de las proteínas tendrían una gran relevancia, entre otras, dos tipos de proteínas frecuentemente relacionadas en su función:

1.   Las proteínas de choque térmico (HSPs), entre las que se encuentran las proteínas acompañantes o chaperones.

2.   Los priones.

En el artículo anteriormente mencionado (Prions: an evolutionary perspective) se plantean dos posibles marcos teóricos, no del todo incompatibles entre sí, para definir el posible grado de participación de los priones/conformones en la evolución biológica:

• ·   Los priones como atavismo evolutivo de los conformones ancestrales que, como entidades independientes, coevolucionan con las células (comportándose de forma semejante a los virus).
• ·     Los conformones como proteínas celulares selectoras y propagadoras  de información conformacional.

Como ya se ha indicado, este segundo marco (que me parece el más plausible) no excluye la posible existencia de priones como entidades relativamente independientes, aunque no vamos a abordar este problema aquí. 

Este marco teórico encuentra apoyo en investigaciones acerca de la utilidad evolutiva de mecanismos moleculares semejantes a los de los priones, en eucariotas inferiores (en levaduras, en el hongo Podospora anserina, y recientemente también en plantas y en la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster). Estos mecanismos implicarían la propagación de cambios conformacionales en proteínas, de un modo semejante al postulado en la hipótesis de la proteína sola, para la replicación priónica.

Para la investigadora puntera en este campo, Susan Lindquist, los priones de levaduras se comportan como elementos genéticos heredables: “tanto en los priones de mamíferos como en los de levaduras, la estructura de las proteínas actúa de una manera que se creía exclusiva de los ácidos nucleicos: 

• En un caso como agentes trasmisibles de enfermedades.
• En el otro, como determinantes heredables del fenotipo”. 

Es decir, como un virus y como un gen, respectivamente.

Los priones se encuentran en levaduras sanas, y representarían, junto a algunas HSPs, un mecanismo para acumular variantes genéticas, que son suprimibles bajo determinadas circunstancias naturales, para posteriormente poder desplegarlas repentinamente en situaciones de estrés ambiental. En concreto, Hsp90 es un chaperón que actúa como un condensador (capacitor) molecular que permite mantener oculta una determinada cantidad de mutaciones del genoma.

Estos fenómenos proporcionan el primer mecanismo molecular plausible para que una célula responda a su ambiente con un cambio fenotípico heredable. En este sentido, se ha visto que algunas proteínas, incluyendo priones y amiloide, pueden ser plegadas por chaperones en dos isoformas, una de las cuales puede ser capaz de propagar y amplificar su malformación actuando como un molde sobre las isoformas normales.

Así, en la mosca de la fruta, la acumulación de proteínas de tipo priónico podría ayudar a formar o estabilizar la memoria a largo plazo, mediante la creación de grupos de proteínas de larga vida en las sinapsis.

Las últimas investigaciones publicadas (PNAS, 2016 May 24; 113(21):6065-70) por el grupo de S. Lindquist muestran el hallazgo de 500 proteínas en plantas con un comportamiento priónico. Pero no se trata de un fenómeno patológico sino de adaptación al ambiente a largo plazo, mediante la generación de un tipo de memoria conformacional, transmisible de generación en generación, de las condiciones ambientales.

Lindquist opina que estos cambios conformacionales de tipo priónico están conservados evolutivamente y pueden funcionar en una amplia variedad de procesos biológicos normales.

Así, para Lindquist, estos casos proporcionan argumentos convincentes de que la herencia fenotípica puede, a veces, estar basada sobre la herencia de diferentes conformaciones de proteínas más que sobre la herencia de ácidos nucleicos.

Visto el papel fisiológico que tienen tanto el cambio como la propagación de conformaciones de estas proteínas, en células sanas, propuse el ya citado término conformón para denominar a las proteínas que, utilizando estos mecanismos, no tienen un papel infeccioso:

1.   Ni en su posible origen prebiótico.

2.   Ni en su evolución celular.

3.   Ni en su fisiología.

Así, un conformón sería un agente proteico celular capaz de propagar una de sus posibles conformaciones (mediante contacto directo) en otras proteínas compatibles con este cambio. La proteína capaz de sufrir este cambio conformacional puede ser otra conformación distinta  de la misma proteína, u otra estrechamente relacionada, tanto estructural como funcionalmente, en el marco de una respuesta a cambios ambientales.

Origen de la célula eucariota

La Biología actual considera, con pequeñas variantes según autores, que la célula eucariota (literalmente la célula con núcleo verdadero) es posterior y está emparentada con los grupos de células más sencillas (bacterias y arqueas) denominados genéricamente procariotas, por ser células anteriores a la aparición de las células nucleadas. Las células procariotas tampoco tienen sistemas internos membranosos, entre otras cosas diferentes. No pretendo tratar aquí a fondo ninguno de los abordajes posibles de la sistemática celular. Tan sólo plantear una posible solución a la intrincada paradoja que aparece en algunas de esas "otras cosas" que diferencian a las células procariotas de las eucariotas.

Para ver algunas de estas diferencias, en un planteamiento más amplio del problema, recomiendo consultar el magnífico y estimulante libro de Javier Sampedro, “Deconstruyendo a Darwin” (Crítica. Drakontos), del que brevemente resumo aquí lo relativo a esta cuestión.

En este libro nos encontraremos con el enfrentamiento entre dos concepciones acerca del origen de la célula eucariota, y de la evolución en general. Por un lado tenemos la teoría endosimbiótica de Lynn Margulis, y, por el otro, la teoría de los tres dominios (Bacteria, Archaea y Eukarya) de Carl Woese, principalmente.

De la teoría endosimbiótica tenemos la versión más radical de Margulis, donde se afirma que “la fuerza evolutiva que generó a la célula eucariota no fue la selección natural, sino la simbiosis, la suma constructiva de funciones complejas y completas –bacterias enteras de hecho- previamente existentes. Luego está una versión más suavizada, que es la más probada y aceptada por el mundo académico, donde “las mitocondrias y los cloroplastos provienen, por simbiosis, de antiguas bacterias de vida libre”. En esta versión académica se compatibilizarían el gradualismo darwiniano con la simbiosis.

Por su parte Woese, entre otros, analizando ARNr 16S de diferentes estirpes celulares, mantiene que “el cuerpo central de la célula eucariota evolucionó gradualmente a partir de un solo microbio de la familia de las arqueas”.

Sampedro nos cuenta, también, que nuevos métodos en el campo de la evolución molecular, en particular el aplicado por Radhey Gupta, revelan que “de los centenares de genes eucariotas analizados, más o menos la mitad provienen de una antigua arquea. Pero la otra mitad proviene de otra bacteria totalmente distinta, una gram negativa. Estos resultados muestran que la célula eucariota ancestral no se originó directamente de una arquea o de una bacteria, sino que es una quimera formada por la fusión y la integración de los genomas de ambas, arquea y bacteria”.

Pero hay más: “Los datos de Gupta nos revelan….. que muchos genes aportados por la bacteria gram negativa a la fusión inicial están relacionados con el metabolismo,…………Y muchos genes aportados por la arquea están relacionados con el procesamiento de la información genética (replicación, transcripción y traducción)”.

“….la célula eucariota se formó una sola vez…., todos los eucariotas provenimos de la misma célula eucariota original”.

En otro capítulo de su libro, Sampedro apunta algunas limitaciones de la teoría de Margulis “basándose en tres desconcertantes misterios revelados por la biología molecular”.

·      Misterio 1. El splicing

Aquí se plantea la hipótesis de Doolittle y Gilbert de “que cada exón, es decir, cada segmento de gen comprendido entre dos intrones, corresponde a un segmento especializado de las proteínas” “¿Qué mejor forma de evolucionar que barajando de vez en cuando los exones, obteniendo así nuevas proteínas, nuevas combinaciones de viejos módulos, nuevos dispositivos biológicos formados sin necesidad de empezar desde cero todo el trabajo de diseño? La maquinaria del splicing (el spliceosoma) se encargaría luego de eliminar el chapucero intrón y pegar los dos exones vecinos en un gen por primera vez en la historia…, es muy parecido en todos los eucariotas, y es obvio por ello que debió inventarse antes de que los protistas, los hongos, los animales y las plantas emprendieran sus caminos evolutivos en solitario. Pero ningún procariota conocido tiene nada parecido a un spliceosoma. El splicing no parece provenir ni de una molesta chapuza añadida secundariamente al esencial dispositivo de la transcripción, ni de un inevitable accidente al que la evolución encontró después la utilidad de la evolucionabilidad: el splicing está integrado hasta el cuello en el mismísimo centro lógico de la factoría para leer genes que utilizan todas las especies de protistas, hongos, plantas y animales, seguramente desde la mismísima invención de la célula eucariota. Al menos en este caso, la evolucionabilidad es una propiedad de un sistema complejo, inventado una sola vez en la historia, sin formas transitorias obvias, integrado en el mismísimo epicentro de una factoría esencial del núcleo eucariota, y que ha permanecido esencialmente íntegro desde su aparición”. Todos estos hechos ponen en dificultad la teoría de Margulis.

·      Misterio 2. El cronocito

Aquí Sampedro analiza que, según la teoría de Margulis, “los genes compartidos por los cuatro reinos eucariotas debían estar ya presentes en el ancestro común de todos ellos, y cabría esperar que hubieran sido aportados bien por la arquea, bien por la bacteria”. De la comparación de genomas de bacterias, arqueas y eucariotas (Hartman y Fedorov, 2002), surge que “347 genes del genoma fundamental eucariota no tienen equivalentes en los grupos procariotas”.

El problema mayor viene cuando se averigua que estos “347 genes son los necesarios para construir las tres marcas de fábrica eucariotas (la endocitosis, el sistema de transducción de señales y la factoría del núcleo)”. 

Sampedro concluye: “Si la célula eucariota se formó por simbiosis, ¿cómo se traga que la esencia de la eucariotez haya conseguido escapar tan nítidamente del mecanismo simbiótico que dio origen a la mismísima eucariotez? No tiene sentido, y para mi es obvio que se nos está escapando algo muy fundamental”.

La solución propuesta por Hartman y Fedorov es que estos 347 genes fueron aportados, a la simbiosis, por una tercera célula denominada por ellos cronocito.

A Sampedro le parece “una hipótesis muy traída por los pelos,…., y del cronocito nadie tiene la menor noticia”.

·      Misterio 3. Las máquinas

“Del análisis de 1400 genes de la levadura Saccharomyces cerevisiae, se encontró que las 1400 proteínas fabricadas por ellos no vagan en solitario por la célula, sino que todas están formando parte de máquinas multiproteicas…, y la mitad de las máquinas están implicadas en la manipulación y utilización del material genético”. 

“Pero las redes de interacciones no se limitan a los componentes de una máquina. Hay numerosas proteínas que pertenecen a varias máquinas a la vez. La gran mayoría de las máquinas están asociadas entre sí, directa o indirectamente, a través de proteínas comunes…, toda la célula es una sola máquina”.

Según Luis Serrano, “cada proteína está implicada en tantas interacciones con las otras proteínas de la máquina, o con las proteínas de otras máquinas, que prácticamente no queda sitio disponible en la superficie de la proteína para añadir nuevos componentes”.

“En el seno de una máquina multiproteica, las lentas variaciones neodarwinianas de una proteína no tienen más remedio que venir compensadas por alteraciones en la proteína de al lado, de modo que la interacción entre las dos proteínas se mantenga y la máquina no se deshaga en pedazos. Si todas las células eucariotas están basadas en máquinas multiproteicas complejas, y si esas máquinas son en gran medida las mismas en todas las especies animales, lo más probable es que la materia prima de la innovación evolutiva no sea el gen, en su constante fluir acumulativo de cambios de aminoácidos, sino la máquina en su conjunto, que puede ser reclutada como tal en un nuevo lugar, tiempo o situación, tal vez mediante la mera sustitución de uno de sus componentes”.

Ø Hipótesis del Protocarionte

Después de este sugerente planteamiento del problema acerca del surgimiento de la célula eucariota, tomado del libro de Sampedro -del que tengo que elogiar la honradez intelectual de intentar entender todos los cabos sueltos, sin otros compromisos o ataduras- me propongo enunciar una posible hipótesis alternativa, radicalmente distinta de las actuales, coherente con mis planteamientos anteriores relativos a la primacía de la información conformacional, y que pueda dar alguna explicación a los misterios arriba expuestos. 

Se trata de una hipótesis muy revolucionaria, un arriesgado giro copernicano, donde el ancestro de los eucariotas fuese la primera célula en surgir (anterior a los procariotas), y con un particular sistema de evolucionabilidad (aumento sin dirección ni propósito alguno de la capacidad de evolucionar). Esta célula primitiva sería básicamente un núcleo, por lo que podría denominarse protocarionte o protocariota, y las bacterias y las arqueas serían producidas por ella a modo de semillas de evolucionabilidad. De este manera, al no ser células previas en la evolución a la aparición del núcleo genuino sería mejor denominarlas acariotas.

Así, en esta hipótesis, que podemos bautizar como hipótesis del protocarionte, los acariotas (bacterias y arqueas) se irían formando, a lo largo de millones de años de evolución, como organismos mínimos (semillas de evolucionabilidad) a partir de la actividad de splicing del spliceosoma primigenio, y del resto de la factoría del núcleo. Todo este proceso se desplegaría de manera coherente con la información conformacional seleccionada desde la etapa prebiótica.

Otras semillas de evolucionabilidad, formadas de forma semejante, serían los virus, los cuales, desde su origen, son específicos de cada tipo de células y coevolucionan con ellas.

Evolución exógena del metabolismo energético

Quizá la principal ventaja evolutiva de todo esto pudo ser la exaltación de mecanismos de evolución horizontal, exógena al protocarionte.

Esto implicaría que las actividades y funciones celulares pudieron evolucionar, en una primera etapa, por separado, pero coevolucionando con cierta autonomía: multiplicación de proteínas y metabolismo elemental; tomándolo todo (aminoácidos, nucleótidos y otros metabolitos) de la sopa primigenia. Hay que tener en cuenta que arrancábamos de una etapa prebiótica con un “metabolismo inorgánico” (con actividad catalítica mineral en el seno de arcillas) pero cada vez más organizado por actividad enzimática protobióntica inicial, seleccionada por los conformones.

La actividad protobióntica esencial, de la que surgieron los protocariotas, debió consistir en la organización de la maquinaria de síntesis y reordenación de las proteínas con el establecimiento del código genético y el splicing. En este periodo se debieron seleccionar los módulos conformacionales esenciales, por su capacidad para interaccionar entre sí y manejar el metabolismo, nucleótidos inclusive.

Una vez seleccionadas conformaciones proteicas y código genético (el primordio de la factoría del núcleo), los protocariotas pudieron formar, al azar, “yemas”, algunas de las cuales portasen un equipamiento enzimático fundamental capaz de realizar un metabolismo básico. Estas yemas con estructura acariota canalizarían internamente, con mayor o menor eficacia a lo largo de la evolución, el metabolismo inorgánico del exterior, interiorizando progresivamente la sopa.

Los eucariotas se formaron seleccionando exocitosis y endocitosis

Por su parte, los precursores protocariotas más eficaces serían los que comenzaran una actividad fagocítica cada vez más específica, de la que dependería su nutrición, ya que la sopa se iría esquilmando, y su metabolismo sería bastante más elemental que el desarrollado por las semillas de evolucionabilidad (conquistando ambientes muy diversos). Naturalmente esta especificidad estaría basada en la interacción entre proteínas de las membranas de los protocariotas y de los acariotas.

Así, durante este largo periodo, la selección natural favorecería la capacidad de los protocariotas para:

1)   Producir exomódulos acariotas con un metabolismo cada vez más eficaz que interiorizara los metabolitos más apropiados y los transformara convenientemente. Esto sería una especie de cultivo celular.

2)  Fagocitar los exomódulos con especificidad creciente, y seleccionarlos por su eficacia, desarrollando así un sistema de transducción de señales.

3) Desarrollar los mecanismos genéticos que exaltasen la variabilidad y especificidad: virus, elementos genéticos móviles y otros mecanismos de herencia genética horizontal.

En algún momento, tanto los acariotas como los virus seleccionados emprendieron una evolución relativamente independiente.

En cualquier caso, tras un largo proceso de evolución conjunta, la expansión eucariota no se debió producir antes del aumento significativo de oxígeno en la atmósfera, que permitiera la formación de la capa de ozono y la consiguiente salida de las células eucariotas de sus escondrijos.

La naturaleza de la célula eucariota a la luz de su origen

De esta manera, paulatinamente, se iría formando y seleccionando una célula eucariota única, a partir de la selección e incorporación de los exomódulos más eficaces -ya que los protocariotas constituirían el único vórtice de esta selección- y, al mismo tiempo, una auténtica explosión de diversidad acariota (bacterias y arqueas) emparentadas por su origen y evolución desde los protocariotas.

Así pues, el metabolismo energético se desarrollaría desde las células acariotas, exocitadas y endocitadas por las protocariotas. Sería un metabolismo externo al protocariota y realizado en el acariota con las proteínas que, al menos inicialmente, le proporcionara el protocariota. La exportación tendría como ventaja inicial la selección exterior, en ambientes muy diversos, de los tipos más ventajosos, y que esto fuese más fácil que el desarrollo interno de un complejo sistema integrado.

Esta actividad primitiva del protocariota es la base de la fisiología celular de todos los eucariotas actuales: del núcleo a la membrana plasmática y de la membrana plasmática al núcleo, integrando los tres sistemas exclusivos de las células eucariotas:

1.   La factoría del núcleo, con el spliceosoma incluido, que conlleva asociados la síntesis y procesamiento de las proteínas.

2.   El sistema de exocitosis y endocitosis.

3.   El sistema de transducción de señales.