miércoles, 12 de agosto de 2015

Baila el esqueleto... de mis células

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 12 de agosto de 2015

El citoesqueleto
Mis células, y las de usted, tienen esqueleto. Y aunque no suene al bailar, como el de las Víctimas del Doctor Cerebro, sí baila: se mueve, se alarga, se acorta y cambia continuamente.

Este esqueleto celular, o citoesqueleto, está formado por fibras, que vienen en tres tamaños: los minúsculos microfilamentos, hechos de la proteína actina; los filamentos intermedios, de los que hay muchas variedades con diferentes componentes, y finalmente los microtúbulos: enormes (para la escala subcelular) tubos huecos constituidos por 13 cadenas paralelas de unidades de la proteína tubulina, que se unen como perlas en un collar. Estos 13 collares, uniéndose unos con otros, forman las paredes de los microtúbulos.

La inestabilidad dinámica
de los microtúbulos
El citoesqueleto, y en particular los microtúbulos, son esenciales para prácticamente todas las funciones de la célula. En primer lugar, como debe hacer todo buen esqueleto, los microtúbulos forman una verdadera armazón que le da forma y rigidez a las células (gracias a él, las neuronas mantienen su forma de estrella, o los glóbulos rojos la suya, de discos cóncavos). Pero a diferencia de un esqueleto humano, los microtúbulos cambian constantemente: tienen la asombrosa propiedad de poderse ensamblar y desensamblar según se necesite (proceso que se denomina “inestabilidad dinámica”). Un microtúbulo puede ir creciendo por un extremo, conforme se unen a él más moléculas de tubulina, y al mismo tiempo irse desarmando por el otro. El resultado neto es que el microtúbulo se “mueve” en una u otra dirección, empujando la membrana celular desde dentro, y logrando así que la célula avance, arrastrándose por medio de esas prolongaciones parecidas a tentáculos llamadas seudópodos.

Los microtúbulos funcionan también como rieles para mover muchas cosas dentro de la célula. Una red ferroviaria complicadísima y en constante transformación (la vida media de un microtúbulo es de unos 5 a 10 minutos), por cuyos rieles se mueven una enorme cantidad de distintas proteínas que funcionan como “motores moleculares”. Estas minúsculas locomotoras que caminan sobre los microtúbulos pueden transportar dentro de la célula desde pequeños componentes hasta organelos completos, como las mitocondrias, hasta el lugar donde deban estar. De hecho los microtúbulos forman los filamentos del famoso “huso mitótico” que separa (gracias a la tracción de los motores moleculares) las dos copias de cada cromosoma durante la división celular. Varios fármacos anticancerígenos, como el taxol, inhiben la reproducción de las células cancerosas al impedir el ensamblaje y desensamblaje de los microtúbulos.

Y los microtúbulos también forman la estructura básica de los undulipodios (antes llamados cilios y flagelos) que presentan muchas células, como las de la mucosa respiratoria o las colas de los espermatozoides.

El resumen gráfico de la
investigación de Nogales
Aunque entender la estructura y el funcionamiento de los microtúbulos, y cómo pueden regular las múltiples y complejas actividades en que participan, ha sido todo un reto, hoy los investigadores ya cuentan con una descripción bastante detallada. A principios de agosto un equipo de expertos de la Universidad de California en Los Ángeles, encabezados por Eva Nogales, publicó en la revista Cell un artículo donde detallan un estudio a nivel atómico de la estructura de las subunidades de las proteínas tubulina alfa y beta, que forman los microtúbulos. Para ello usaron técnicas de microscopía electrónica a temperaturas ultrabajas y métodos avanzados de análisis de imagen. Pudieron así describir a detalle cómo, al unirse a moléculas de GTP (trifosfato de guanosina, que almacena y transporta energía en la célula) y al romperlas, liberando la energía que contienen, las subunidades de tubulina controlan la manera en que los microtúbulos crecen o se achican, se ensamblan o se desensamblan.

No podría yo entrar aquí en los complejos detalles del trabajo. Me conformo con expresar mi fascinación ante el detalladísimo nivel de estudio de los componentes de la célula que hemos logrado, y que nos permiten construir una imagen cada vez más minuciosa y precisa de los mecanismos que nos hacen estar vivos.

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Contacto: mbonfil@unam.mx

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11 comentarios:

Wm Gille Moire dijo...

"...tienen la asombrosa propiedad de poderse ensamblar y desensamblar según se necesite..."

¿Según se necesite? Esa expresión suena a teleología. Como si hubiera una INTELIGENCIA detrás: se hace, o sucede, tal y tal PARA lograr el propósito X o ejecutar el plan Y.

Tal vez pasa que yo quiero creer en Dios, pero esta asombrosa propiedad de las células, o el lenguaje empleado para describirla, me inducen a pensar que sí, que hay un Dios.

Anónimo dijo...

"o el lenguaje empleado para describirla, me inducen a pensar que sí, que hay un Dios."

La complejidad de los procesos celulares no implica que fueron "diseñados" por una divinidad, y alguien con un poco de sagacidad se puede dar cuenta que el lenguaje usado no está implicando ninguna teleología del tipo de esa estupidez del "diseño inteligente", joder que a falta de evidencias para sus creencias absurdas quieren ver a su dios de pacotilla hasta en la sopa.

Wm Gille Moire dijo...

El problema es la expresión “según se necesite”. A primera vista PARECE una expresión teleológica. Ejemplo, yo tengo el propósito P y voy empleando los medios m1, m2, m3… según lo necesite para lograr P. A menos que se traduzca esa expresión a un lenguaje más neutro, o 100% fisicalista, PARECIERA que o bien hay una inteligencia detrás de la célula (un dios, un demiurgo o un ingeniero de otra galaxia…) que organiza esto y emplea tal o cual medio “según se necesite”, o bien la célula o los microtúbulos “saben” lo que hacen y cómo hacerlo (pansiquismo). Mi pregunta es: ¿se puede traducir la expresión a un lenguaje neutro?

Fuera de eso, no lo niego: yo quiero encontrar a Dios. Pero antes quiero saber si no es simplemente una pequeña confusión lingüística. Puede que la explicación de la inestabilidad sea el azar: los microtúbulos se ensamblan y desensamblan al azar, a veces la cosa cuaja y resulta algo bueno, y a veces no, pero en todo caso no hay nada esotérico ni sobrenatural. Sí, puede que sea el azar… pero la cosa parece tan asombrosa que es difícil creerlo. Muchos siglos de cultura y creencias religiosas lo hacen difícil.

Adalberto Benavides-Mendoza dijo...

La expresión "según se necesite" no es problema. Se refiere a que el sistema (el conjunto de componentes en interacción) cubrirá las necesidades dictadas por el ámbito de organización celular que surge a partir de la interacción de los componentes moleculares. Es un diseño natural que lo vemos como "inteligente" simplemente porque en alguna etapa de su evolución fue funcional para autoreplicarse, solo eso. Es un comportamiento automático que se presenta en todos los sistemas complejos, desde células hasta ecosistemas.

Las creencias de cada quien son muy respetables, sin embargo constituye un problema el buscar insertar en hechos científicos interpretaciones distintas (de existencia o no existencia de divinidades) al ámbito de la ciencia.

Anónimo dijo...

"pero la cosa parece tan asombrosa que es difícil creerlo. Muchos siglos de cultura y creencias religiosas lo hacen difícil."

Falacia apelando a la ignorancia y a la incredulidad.


Y si una creencia es ridícula, estúpida o incluso peligrosa, no debe merecer respeto alguno.

Wm Gille Moire dijo...

Gracias, Adalberto. Pero sigo viendo algo raro en esta nueva explicación. Dice ud que el ámbito de organización celular “dicta” al sistema qué hacer. Los verbos “dictar” o “dar la instrucción de replicarse” suenan como a “dar órdenes”; es decir, siguen pareciendo antropomorfismo, intencionalidad, teleología, mentalismo. Para evitar eso, quizá bastaría con decir “Bajo condiciones c, siempre que las moléculas tal y tal están o se mueven así o asá, se autorreplican”. Es decir, expresarlo en el lenguaje extensional típico de una ley universal de la ciencia (“Bajo c, siempre que pasa A, pasa B”).

Con ello, ¿queda Dios automáticamente excluido? No creo. Siempre será posible preguntar por qué hay esa ley y no otra cualquiera. Ojo, no pretendo “insertar a Dios” en algún lugar. Creo que a Dios lo descubriremos no en lo que no conocemos aún (el dios tapa-agujeros), sino en lo que YA conocemos.

Anónimo, habría falacia si yo dijera “Parece haber un diseñador. Por tanto, HAY un diseñador”. Eso, claramente, no se sigue. Pero yo no he dicho tal cosa. Sólo dije que cierto lenguaje “me induce” a pensar que hay un Dios. Y luego añadí que tal vez estoy confundido.

Por favor, deje la agresividad. Para no caer en los clásicos pleitos de creyentes y ateos.

Martín Bonfil Olivera dijo...

Una fe de erratas (o de errores):

Hace ya dos semanas (y me disculpo por el retraso), una amable lectora, Rosalba Galicia, me envió un correo respecto a mi columna del 12 de agosto.

Reproduzco su mensaje, y mi respuesta, a la que ahora doy cumplimiento tardío:

"Sr. Bonfil:
Hola, en su columna de la Ciencia por Gusto del día 12 de agosto, usted hace la siguiente referencia. "...los microtúbulos forman una verdadera armazón que le da forma y rigidez a las células (gracias a él, las neuronas mantienen su forma de estrella, o los glóbulos rojos la suya, de discos cóncavos)...".
De acuerdo con su escrito, los eritrocitos tendrían microtúbulos y es ahí donde tengo la duda. Hasta donde sé, los glóbulos rojos no tienen microtúbulos, su citoesqueleto se compone principalmente de una malla de espectrina con varias proteínas uniendo los filamentos de la misma entre si y con otras proteínas de membrana como la glucoforina y la banda 3, pero no he encontrado en la bilbiografía correspondiente que tengan microtúbulos, como por ejemplo las plaquetas, en quienes efectivamente como usted describe, la tubulina se ensambla y desensambla, para que cuando se activen, cambien de forma.
Desde su posición de líder de opinión, le pido por favor me resuelva la duda ¿los glóbulos rojos tienen o no tienen microtúbulos?
Saludos y lo felicito por su labor de divulgación científica.
Rosalba Galicia H."

Aquí mi respuesta:

"Estimada Rosalba:

No sabe cómo le agradezco su mensaje. Por supuesto, tiene usted toda la razón. Ocurre que yo presupuse, sin investigar con demasiado detalle, que los eritrocitos tendrían microtúbulos. (De hecho de las neuronas humanas sí me aseguré de que lo tienen...)

Pero, como inevitablemente nos pasa a los divulgadores científicos, que somos generalistas, no especialistas, tuve la mala suerte de elegir como uno de mis dos ejemplos justo el que resulta ser una excepción al principio que quería ilustrar.

Ya buscando, hallo que, aunque

"En los eritrocitos de vertebrados inferiores, un anillo de microtúbulos se extiende justamente debajo de la membrana. En estas células, la función sería de la mantener la forma de las células, ya que esta se mantiene incluso si la membrana se solubiliza con detergentes"

resulta que

"Los microtúbulos están presentes en todas las células eucariotas desde las amebas hasta los animales, salvando contadas excepciones como los eritrocitos humanos."

De modo que tiene usted toda la razón: los eritrocitos humanos resultan ser una de las excepciones a la regla (y por lo visto resultan ser excepcionales en muchos sentidos, como en no presentar núcleo).

No me considero líder de opinión ni mucho menos. (Ojalá hubiera "opinión" en temas de ciencia entre nuestra población general... Eso indicaría que hay interés en ella!
Pero como divulgador científico debo tener cuidado con estos errores, que de vez en cuando nos ocurren a todos, inevitablemente.

No puedo ya corregir lo publicado en el diario Milenio, pero haré la aclaración en la sección de comentarios de su página web y corregiré y aclararé, por supuesto, lo publicado en mi blog.

Nuevamente, mil gracias por su amable mensaje y por ayudarme a detectar un error penoso y aprender un poco mas. ¡Debí revisar con cuidado el Alberts!

Un saludo,
Martín Bonfil Olivera

Copio este texto en la página de Milenio y en mi blog, para que quede constancia... Los divulgadores no estamos exentos de cometer errores. Pero sí tenemos la obligación de tratar de evitarlos, y cuando no es posible, al menor reconocerlos y hacer lo posible para corregirlos. Lo mismo que cualquier otro comunicador, pues. (Por cierto, abordo el tema en esta ponencia de hace 15 años, en el "derecho" número 7.

Martín Bonfil Olivera dijo...

Wm: No. Precisamente lo asombroso es que las propiedades químicas de las moléculas que se unen para formar a los microtúbulos permiten esa construcción espontánea. No se necesita inteligencia ni un programa: basta con las leyes de la fisicoquímica (desgraciadamente explicar eso iba mucho más allá de lo que era posible en un texto corto como ese...). Pero no es tan raro: lo mismo ocurre, por ejemplo, cuando se forma una burbuja de jabón. Las moléculas del jabón se acomodan y organizan espontáneamente, obedeciendo al principio físico de buscar el arreglo de mínima energía, para formar una doble capa de moléculas de jabón con una delgada capa de agua enmedio, y aire dentro y fuera de la burbuja. La estructura es compleja, pero se forma sin que nadie la "construya". Saludos.

Martín Bonfil Olivera dijo...

En efecto, como dice Wm, la expresión que utilicé, y la construcción de mi texto, fueron torpes, pues parecen indicar que hay una teleología detrás. Pero no sólo es limitación mía, sino de nuestro lenguaje. Lo mismo le pasó a Darwin al tratar de inventar una palabra para describir el proceso algorítmico espontáneo y ciego que descubrió y que le permitió explicar la evolución: "selección natural", expresión que también suena teleológica (si hay selección, alguien tiene que seleccionar...).

En todo caso, en mi texto, quien "dicta" serían las leyes de la fisicoquímica. Y el "según se necesite" se referiría a "según la evolución ha ido seleccionando las estructuras y procesos celulares que le permiten a esa especie sobrevivir y reproducirse".

Buscar a dios, ese amigo imaginario, en la ciencia es una búsqueda inútil. Ni la ciencia puede ofrecer evidencia de seres sobrenaturales, ni la fe en un dios requiere de pruebas (si no, no sería fe). Saludos.

rodrigo arias sepulveda dijo...

Einstein se definía como "no creyente religioso" se sentía humilde ante lo asombroso del universo, pero dejó muy claro que no creía en la existencia de un" dios personal", que interviene, castigador-premiador, frase por la fue atacado ferozmente en USA.
También se habla del dios de Spinoza o de S. Hawking pero que no tiene nada que ver con lo que entendemos por religión, lo cual si, a estas alturas del conocimiento, sorprende que todavía se le tome en serio.

Wm Gille Moire dijo...

No es una expresión torpe, Martín. Es muy normal decir “El fenómeno tal ‘obedece a’ la ley tal o cual”. Todos entendemos que los verbos son figurados, no literales. Es sólo que tuve un ataque de teleologititis...

En lo que no estoy de acuerdo es en esto: “ni la fe en un dios requiere de pruebas”. La fe es esperanza, pero también es búsqueda de pruebas, evidencias, significados, milagros, sanaciones y hasta magia. Y de huecos, cosas extrañas, misterios, o hechos que parezcan asombrosos, o respuestas a sus oraciones. Todavía hay mucho de eso, cosas que no está muy claro que encajan bien en el paradigma naturalista predominante. Que nos digan “Algún día la física lo explicará todo” no es suficiente. Porque no es argumento: es sólo la expresión de un deseo.