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El organismo que tiró por tierra lo que sabíamos sobre la respiración celular

El organismo que tiró por tierra lo que sabíamos sobre la respiración celular

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{googleads left}¿Qué tiene de especial una célula capaz de respirar sin la maquinaria necesaria para hacerlo? El descubrimiento de Monocercomonoides y sus características podría remover algunos paradigmas.

¿Podría un ser humano funcionar sin pulmones? ¿Y un coche sin batería? ¿Una fábrica sin conexión a la red eléctrica? Y, ¿una célula eucariota sin mitocondria? Cuando aprendemos las bases de la biología, existe un concepto fundamental que nunca se olvida: las células eucariotas, como las nuestras, poseen núcleo y otros orgánulos celulares. Uno de los más importantes es la mitocondria, la pequeña maquinaria necesaria para la respiración celular. Sin ella, sencillamente, la célula no puede obtener energía. Pero, ¿y si esto no fuera del todo cierto? Por primera vez, un equipo de investigadores ha descubierto una célula eucariota capaz de funcionar sin esta organela ni restos de ningún orgánulo homólogo. Este organismo se llama Monocercomonoides y habita en lugares sin oxígeno. ¿Qué nuevos secretos descubriremos sobre el funcionamiento de la vida?

El «pulmón celular»

Para que entendamos lo importante que es este descubrimiento, hay que comprender lo que es la mitocondria. Este orgánulo es, sencillamente, indispensable para toda célula eucariota (o al menos lo era). Porque sirve como «pulmón» celular. Existen dos tipos de organizaciones celulares. La más evolucionada se corresponde con nuestras propias células, las que forman nuestro cuerpo o la de los animales y plantas, y se les llama eucariotas. Las menos evolucionadas, mucho más pequeñas y sencillas, sin núcleo definido, son las procariotas; y corresponden a bacterias y otros microorganismos. Pero volviendo a las células eucariotas, hasta la fecha entendíamos que necesitaban de mitocondrias como maquinaria para producir energía. El oxígeno, en todos los animales, es indispensable para vivir. No existen animales que no respiren. En nuestro caso, nuestros pulmones recogen el oxígeno y lo distribuyen, gracias a la sangre, por todo el cuerpo. Una vez que es repartido, cada célula lo utiliza para «quemar» diversos componentes (grasas y azúcares) y obtener energía.

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Detalle de una mitocondria

Podríamos entenderlo si pensamos en un motor o en una hoguera. El combustible (la gasolina o la leña) no puede inflamarse sin el comburente (el oxígeno). En el caso de la mitocondria, el oxígeno se emplea para como «aceptor de electrones». Es un proceso complejo en el cual se generan las moléculas que «almacenan» la energía para poder realizar todas y cada una de las actividades que realizamos en cada momento. Sin oxígeno, sencillamente, no podríamos obtener energía. Y sin mitocondria, simplemente, no existe la maquinaria necesaria para poder realizar dichas reacciones. Es cierto que las células procariotas no poseen (ni necesitan) mitocondrias. Pero eso se debe a su extrema sencillez y su menor tamaño. Eso sí, todas estas células procariotas utilizan otros «comburentes» (o el oxígeno) con una maquinaria celular mucho más sencilla para funcionar. Pero a cambio son mucho, mucho, mucho más pequeñas y simples. Por su extrema complejidad, las células eucariotas necesitan mitocondrias para «respirar». Al menos hasta ahora.

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Monocercomonoides y los eucariotas sin mitocondria

Hablemos ahora del protagonista de esta historia. Sin entrar en farragosos detalles, el caso de Monocercomonoides es especial no sólo por carecer de mitocondria. Algunas especies de protozoos (eucariotas) también carecen de este orgánulo. Pero, a cambio poseen vestigios mitocondriales. Es decir, restos procedentes de las mitocondrias, como los mitosomas y los hidrogenosomas, que realizan la función de «respiración». Estos organismos suelen ser parásitos o simbiontes muy especializados que habitan lugares sin oxígeno. El caso de Monocercomonoides, sin embargo, es especial porque carece, incluso, de estos vestigios. Según ha descubierto el equipo de investigadores, este organismo no sólo no tiene mitocondrias. Tampoco tiene ningún marcador genético de las mismas. Es decir, incluso ha borrado de su ADN cualquier vestigio de la existencia de las mitocondrias. Entonces, ¿cómo respira? Este es otro hecho inusual.

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Martin Volf

El «pulmón» de Monocercomonoides es mucho más sencillo. Y es que obtiene la energía directamente sin maquinaria celular. Para entenderlo, es como si en vez de un complejo motor de inyección empleásemos una vieja caldera de vapor. Pero funciona. Además de esto, el organismo utiliza una serie de proteínas especiales que contienen sulfuro como parte del metabolismo energético. Esto no es extraño, pues otros miembros de su familia también lo hacen. Pero, a diferencia de otros eucariotas, estas proteínas parecen provenir de una bacteria. Es decir, Monocercomonoides ha «copiado» el sistema de una bacteria procariota, a nivel genético. Esto, aunque puede ocurrir, es también un hecho sorprendente en sí mismo y que ha derivado en células eucariotas especiales como Monocercomonoides y otras de la misma familia.

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¿Qué importancia tiene este descubrimiento?

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Nissim Benvenisty (Wikimedia)

¿Podríamos evolucionar todos los organismos complejos en un mundo sin oxígeno?El descubrimiento de Monocercomonoides y su absoluta falta de mitocondria (y vestigios de la misma) nos pone en tela de juicio un paradigma muy asumido en biología: que las células eucariotas necesitan la mitocondria. Es poner en tela de juicio mucho de lo que hemos aprendido y todo lo que deriva de ello. Por supuesto, es un caso particular. Pero podría ser el primero de muchos otros. Por el momento, a nivel práctico, no tiene aplicación alguna, más allá del cambio en los libros de texto. También servirá para seguir discutiendo sobre el tema. Por ejemplo, sabemos que la pérdida de la mitocondria es posterior a la aparición de la misma. En concreto, hubo un tiempo en el que los ancestros de Monocercomonoides sí tenían mitocondrias. Pero las perdieron para siempre y sin posibilidad de volver atrás. ¿Quiere decir esto que todas las células eucariotas podrían vivir sin ellas? ¿Podrían evolucionar todos los organismos complejos hacia un mundo sin oxígeno? ¿Como sería, en tal caso? Pero si miramos a las implicaciones más inmediatas, esto también nos enseña un poco más sobre nuestro propio funcionamiento. Y sobre el funcionamiento de las células eucariotas, lo que podría servir para el desarrollo de nuevos organismos sintéticos. En definitiva, acaban de removerse algunos de los cimientos más importantes de la biología. Ya veremos cuales son sus consecuencias.

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