Entender el origen y la complejidad celular de las eucariotas es uno de los retos de la biología. ¿Cómo explica la ciencia el origen de los organismos eucariotas?
La explicación aceptada combina dos procesos: la compartimentación interna de una célula procariota y la incorporación por endosimbiosis de otras células procariotas.
El primero es el modelo autógeno o de invaginación de la membrana. Una célula procariota ancestral habría ido plegando su membrana plasmática hacia el interior, y esos repliegues, al cerrarse sobre sí mismos, habrían dado origen a la envoltura nuclear que rodea al material genético y al sistema endomembranoso —retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas y vesículas—. Con ello se resolvía un problema de tamaño: una célula grande necesita compartimentar su interior para que las reacciones no se estorben y para aumentar la superficie de membrana disponible.
El segundo es la teoría endosimbiótica, formulada por Lynn Margulis en
y hoy plenamente aceptada. Esa célula, ya nucleada y capaz de fagocitar, habría englobado a una bacteria aerobia sin llegar a digerirla; ambas establecieron una relación de simbiosis en la que la bacteria aportaba la respiración aerobia —mucho más rentable que la fermentación— y recibía a cambio protección y nutrientes. Esa bacteria dio origen a la mitocondria. Más tarde, un episodio semejante con una cianobacteria fotosintética originó el cloroplasto, lo que explica que solo algunas líneas eucariotas lo tengan.
Las pruebas que sostienen la endosimbiosis son sólidas y todas apuntan al pasado bacteriano de esos orgánulos: tienen DNA propio, circular y desnudo, sin histonas; ribosomas
, iguales a los bacterianos y sensibles a los mismos antibióticos; doble membrana, cuya capa interna correspondería a la membrana de la bacteria y la externa a la vesícula de fagocitosis; se dividen por sí mismos mediante un proceso semejante a la fisión binaria y no pueden formarse de novo; y su tamaño es el de una bacteria. A ello se suma que la mayor parte de sus genes originales han sido transferidos al núcleo a lo largo de la evolución.
La investigación reciente ha precisado quién fue la célula hospedadora: los estudios de RNA ribosómico y los genomas de las arqueas del grupo Asgard indican que no era una bacteria, sino una arquea, que ya poseía una maquinaria de transcripción y traducción semejante a la eucariota y proteínas del citoesqueleto. La célula eucariota sería, por tanto, el resultado de la fusión de dos linajes distintos: una arquea que aportó el núcleo y la maquinaria genética, y una bacteria que aportó la mitocondria.