Bueno, estas son tres preguntas muy separadas con respuestas muy diferentes, pero responderé cada una a la vez, empezando por la principal. “¿Cómo obtuvieron las células energía antes de incorporar las mitocondrias?”
La respuesta es que no estamos seguros, pero probablemente de una manera similar a como lo hacen ahora. La glucólisis, que a menudo se enseña como el primer paso del proceso de respiración celular que produce energía para la célula, en realidad ocurre fuera de las mitocondrias, e independientemente de los otros dos pasos que ocurren en la mitocondria y puede continuar ocurriendo incluso sin ellos. Los organismos que hacen esto reciclan los productos químicos utilizados en el proceso a través de la fermentación, produciendo alcohol o ácido láctico como subproducto. Incluso nuestras células harán esto durante los momentos de ejercicio intenso cuando no llega suficiente oxígeno a las mitocondrias para permitirles hacer su trabajo. Ese ácido láctico es lo que hace que tus músculos se pongan doloridos después de un ejercicio.
Así que eso es probablemente lo que hicieron las células primitivas pre eucarióticas. Probablemente produjeron energía por una vía similar a la glucólisis, que no requirió oxígeno y no quemó por completo la fuente de combustible. Las bacterias que precedieron a las mitocondrias tenían esta nueva e innovadora fuente de energía basada en oxígeno que era 12 veces más eficiente que la glucólisis, pero era pequeña y vulnerable a la depredación. Al entablar una relación simbiótica entre ellos, similar a la que vemos actualmente en los líquenes y los corales, la célula pre eucariótica de mayor tamaño accede a una fuente de energía mucho mejor y las bacterias premitocondriales más pequeñas obtienen acceso a un lugar seguro salir. Poco a poco, con el tiempo, estos simbiontes se volvieron más dependientes el uno del otro hasta que formaron parte del mismo todo.
La evidencia para esta transición es bastante fuerte. Las mitocondrias tienen proteínas de superficie con características inusuales, todas las cuales normalmente solo se ven en las bacterias. Se dividen de forma independiente, a través de un proceso de fisión binario que imita el de las bacterias. Lo más interesante es que tienen su propio genoma independiente que es muy claramente de naturaleza bacteriana. Las células eucariotas tienen su ADN empaquetado muy fuertemente en un núcleo, pero las bacterias simplemente tienen un círculo de ADN simple, en espiral. Esto es lo que vemos en las mitocondrias. Lo que es aún más extraño, es que casi todo el genoma se reserva para la fabricación de todos los ARN funcionales que necesita para que el orgánulo pueda hacer que las proteínas hagan su trabajo. La razón por la que necesita fabricar, no solo la mayoría de sus propias proteínas, sino también todas sus propias máquinas de fabricación de proteínas, es porque sus plantillas de ARN no coinciden con las nuestras. Si las mitocondrias intentaran usar nuestros ribosomas para fabricar sus proteínas, producirían basura porque las mitocondrias y las células no están ejecutando el mismo software. La celda ejecuta ventanas y las mitocondrias ejecutan mac. Sin embargo, hay otros organismos vivos que funcionan con el mismo código de ARNt que las mitocondrias. Lo has adivinado, bacteria.
Entonces, para responder a su segunda y tercera pregunta, no hay realmente un momento en el que las mitocondrias decidieron integrarse con la célula eucariota o un momento en que la célula se volvió eucariótica. La bacteria de la que procedían las mitocondrias y la célula en la que vivía en el interior actuaban por su propio interés en ese momento, y solo gradualmente se fusionaron por completo a lo largo de muchas generaciones. Lo mismo con la “decisión” de volverse eucariótico. En realidad no hubo ninguna decisión. Hubo una serie de cambios, mutaciones que dieron como resultado infle la membrana, eventos de endosimbiosis como la invasión mitocondrial, etc. que gradualmente se acumularon hasta que obtuvimos la célula eucariótica que conocemos hoy.
