martes, 27 de septiembre de 2011

La mitocondria que te parió; o ¿quién era Eva?



Tú tienes mitocondrias, sí. Yo mitocondria, tú mitocondrias, él mitocondria... y son tan importantes... que deberían tener un verbo. Tan importantes como tu madre, de hecho, tu madre te las dio, y antes tu abuela se las dio a tu madre, y antes tu bisabuela se las dio a tu abuela, y antes tu tatarabu... bueno ya vale, y así hasta el principio de los tiempos del Homo sapiens hace 100.000 o 200.000 años, o por ahí.
Las mitocondrias, la mitocondria, un orgánulo subcelular. Cada una de tus células tienen unas cuantas de ellas (del orden centenares a miles). Son tus centrales energéticas, muy eficientes por cierto. Y dependiendo de la célula tienen una forma y disposición u otra, a menudo tubular o ramificada, otras veces simple, ello depende de la función de la célula en cuestión, su libre albedrío y sus necesidades energéticas.





Esquema simple de una mitocondria con sus partes. Arriba a la derecha, en verde, representación  3D de las mitocondrias de una levadura. Abajo representación, mas bien artística, de una célula animal con sus orgánulos, entre ellos la mitocondria.

Mitocondrias vistas por microscopía electrónica, arriba izda. sección de mitocondria de un fibroblasto, dcha. sección transversal que muestra el aro de mitocondrias en el cuello del flagelo de un espermatozoide. Abajo, mitocondrias en una célula muscular, entre los haces de fibras contráctiles.

Pero este pequeño orgánulo tiene mucha tela, así que hagamos un pequeño repaso:
Estas micro-centrales energéticas generan energía a partir de un sistema que sería algo parecido a una presa hidroeléctrica, pero en vez de agua para mover la turbina, lo que hacen es utilizar protones de hidrógeno (H+) para mover un complejo proteico llamado ATPasa.


Esquema de una central hidroeléctrica


Esquema de la cadena de transporte y ATPasa (ATP sintetasa) emplazada en la membrana interna de la mitocondria, así como el flujo de protones de hidrógeno (H+) y electrones (e).

Igual que en una presa, el potencial del agua (o de protones en este caso) debe ser suficiente para mover la turbina (ATPasa). En una presa este potencial se genera gracias al ciclo del agua. En una Mitocondria el potencial se genera gracias al bocadillo que te has zampao hace una hora. Nutrientes como la glucosa o los ácidos grasos son hidrolizados por las células mediante procesos metabólicos. Estos procesos acaban en el interior de la mitocondria y generan unas moléculas como el NAD(H+), que no es otra cosa que una molécula que transporta un protón (H+) y 2 electrones (e). Este protón es expulsado por unas bombas proteicas (propulsadas por los electrones) al espacio intermembrana de la mitocondria, incrementando el caudal. Si hay un espacio intermembrana es porque la mitocondria tiene dos membranas, una externa a modo de pared aislante y otra interna que está replegada en el interior aumentando la superficie para poder albergar más bombas y más ATPasas. Como todo en todo aparato eléctrico, los electrones fluyen mientras existe un sitio al que puedan ir (una diferencia de potencial), así que necesitan un aceptor mejor que el NAD, por que si no volverían a el y no habría bombeo y por tanto tu bocadillo no serviría de nada. Este aceptor, el oxígeno que respiras (si no respiras pasa esto), cuando recibe los electrones se combina con H+ y generan agua. Dada la alta concentración de H+ en el espacio intermembrana, estos buscan volver a la matriz mitocondrial, cosa que hacen aprovechando los canales de las ATPasa, a la vez que mueven a las ATPasas para generar ATP. Este ATP es una molécula que contiene muchísima energía, y será usada para mover tus músculos, “encender” tus neuronas, y el sinfín de reacciones metabólicas que nos mantienen vivos a los seres vivos.

Pero, ya he dicho que este pequeño orgánulo (indaga un poco mas para hacerte una idea de su tamaño), tiene mucha tela, ¡que digo tela!, tiene manta Zamorana. Manta que comparte, como mínimo con los cloroplastos de las algas verdes y plantas. Por la avalancha de pruebas, el poco peso actual de la pruebas en contra y la aplicación de la Navaja de Occam (un principio, o razonamiento muy usado en ciencia) se considera que nuestra central energética proviene de una invasión, colonización o esclavización o apropiación de unas arcanas bacterias por parte de otras. La Teoría Endosimbionte (cuya historia también es digna de novela), de la cual la Lynn Margulis fue recopiladora y máxima exponente (recopiladora en parte, porque hubo mas locos antes de ella aunque ella hizo el resto), recoge la teorización de un proceso aparición de las células eucariotas (células con núcleo, las nuestras y nuestros parientes superiores al nivel unicelular dominado por bacterias y arqueas, que no tienen núcleo), básicamente por engullimiento de un tipo de bacterias por otras, de las que pasarían a formar parte para funcionar en su interior. Del rollito mafioso de colegio de: yo te doy protección chachi y rápido y tú me das tu bocata y tu chocolatina (=energía). Y claro, los científicos somos personas, y a veces nos reímos de otra gente (pero con risa de científico). De esta señora se rió todo el mundo (igual que de los anteriores), porque esta teoría era una patada frontal y a cara descubierta al evolucionismo que tanto había sufrido antes (“que pronto olvidamos la pobreza cuando somos ricos”). Pero bueno, apareció la biología molecular con su nuevo armamento, y se encontró el anillo único, El ADN mitocondrial, Nass and Nass 1963, (y del mismo año el del cloroplasto, Edward, Vaughan and Rich) y la señora Margulis, con estas y otras pruebas se plantó en la década de los setenta, los que se descojonaban, se tragaron su risa, examinaron las pruebas, aplaudieron a la señora y en menos de 20 años se plantea como indiscutible el origen simbionte de mitocondrias y cloroplastos. (nota al margen, eso es ciencia).

Bueno,  a lo que iba, que era a hablar del DNA de la mitocondria de tu madre. 

El anillo de ADN mitocondrial, con sus dos hebras (H y L) y algunas de sus características.
Este DNA es un aro de DNA de doble cadena de casi 17000 pares de bases que codifica para 37 genes; en total, varios tipos de RNA y varias proteínas. Es el anillo para unirnos a todos. Sí, no es coña, se sabe que las mitocondrias se heredan por vía materna (igual que el ajuar de sábanas bordadas), pero es que además, y aquí hay mas tela (no en el ajuar), después de analizar este ADN de las mitocondrias en todas las poblaciones del mundo se ha llegado a una conclusión: todas tienen un origen único. Sí tu tatatatata-1000x-abuela era también la mía y vivió hace 150.000 años en África. Su nombre Eva. Teniendo en cuenta las diferencias de este DNA entre etnias, la tasa de mutación del mismo, parece ser que nuestro origen parte de una sola mujer (aibaaa la otia!! como en la Bibliaaa), centroafricana con el haplotipo de DNA mitocondrial denominado L.
Y no es que nuestra mega-ultra-super-abuela fuera la única mujer sobre la Tierra, pero en alguno de esos cuellos de botella que tanto le molan a la evolución, solo sus descendientes femeninas, que no tenían porqué ser del mismo padre, pasaron por el agujero y las demás cascaron sin remedio. Y no os preguntéis por Adán, porque este, que también existió (el cromosoma Y solo viene por parte de padre, Adán cromosómico), vivió casi 100.000 años mas tarde que Eva, y eso es mucho tiempo incluso para el amor de Dios.


mitocondriaEva
Cortesía de Dr.Litos, por petición del que "sus escribe"

12 comentarios:

  1. Si fuese profe de biología en un instituto les ponía este post como deberes a mis alumnos! Me gusta como integras bioquímica, molecular y filogenia todo con un toque de humor. Espero impaciente a que me cuentes otro orgánulo!!!

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  2. Macho, hay que ver qué maestría para resumir años de investigación de manera precisa, concisa y graciosa que es lo más importante. Y encima elegante, porque podrías haber mencionado que ahora la Margulis se vuelven a reír de ella porque le ha dado por decir que el VIH no existe, o que no es el causante del SIDA o qué se yo, cosas de esas. Supongo que si se acostumbró a que cuando se ríen de ella es porque tiene razón, pues ahora no se corta. O igual dentro de unos años se está riendo ella de los demás otra vez, quién sabe... O_o

    Por cierto, la entrada la han meneado, pa votar: http://www.meneame.net/story/mitocondria-pario

    Buen trabajo compañero!

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  3. JAJAJAJAJJAJAJAJjajajajajajajajjaja no me he podido reir más, que bueno, ademas me he tirado un rato desvariando con mi compañero de laboratorio sobre mitocondrias que se van por ahi con los cromosomas "Y" a hechar un casquete. Nuevamente te superaste y tus datos son correctísimos (algun lapso de olvidar al FMNH2, pero totalmente perdonable) la imagen de la mitocondria con adán, me la imprimo jajaj, me parece genial.
    un gran saludo y felicidades de nuevo

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  4. Mira tu por donde, empezaré por el final.

    Oskar HR, me alegra que te "descojones", es bueno para tus tutocondrias. Gracias por el apunte del FMNH2, y a Katell & Arnaud por el de PINK1, pero la verdad es que no me quería meter muy a fondo con nada, básicamente, por que la divulgación exige cierta claridad y no complicar las cosas mas de lo necesario, aunque es cierto que lo necesario es subjetivo y supeditado a la capacidad de cada uno.

    Dr.Litos, no tenía ni pajolera idea de lo de la movida de Margulis con lo del HIV, pero me lo he estado mirando, y a mi forma de leer, (la traducción, por supuesto) las afirmaciones de esta señora me han parecido relativamente cautelosas...claro que otra cosas es como cada uno se las lea o quiera explicarlas en el contexto de la trayectoria científico-social de esta, mas que polémica mujer.

    BioYupi, la verdad es que no se si este post llegará a tales menesteres, pero si lo hace, me entere o no, habrá servido a su propósito, que es hacer de la ciencia algo bonito y divertido, a la par que útil.

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  5. ¡ Me ha encantado !

    Quiero hacer una pregunta y dejar por escrito una opinión.

    ¿Existen pruebas de otras EVAs mitocondriales? Lo digo por tener armas contra los creyentes fanáticos que usan estas cosas a la hora de discutir...

    Respecto a mi opinión: Siempre he pensado que la endosimbiosis mitocondria-célula eucariota vino de una patogénesis. Me recuerda demasiado a ricketsias u otras bacterias intracelulares, que van perdiendo genes hasta que llega un momento en el que son incapaces de vivir por si solas. Soy más "negativo" dudo mucho que las mitocondrías fueran nuestras amigas hace algunos años.

    Saludos !!

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  6. Raven, A esta Eva se le llama Eva porque según apuntan los estudios hechos hasta ahora, todos los ADN mitocondriales estudiados en la actualidad son consecuentes con la procedencia desde un único ancestro común. Como está mas que demostrado que las mitocondrias se heredan por vía materna pues se asume que en algún momento, las otras líneas se extinguieron (o no tuvieron hijas, o las hijas eran mas feas). La mejor refutación que puedes usar si algún fanático te esgrime semejante espada es la del cromosoma Y de Adán, que es de 100.000 años mas tarde. De lo que se deduce que, cuando ya todas las descendientes femeninas tenían la misma madre, abuela o tatatatatarabuela, aún quedaban hombres, con diferente padre, abuelo o tatatarabuelo, suficientes como para poblar la tierra 100.000 años mas, hasta que otro cuello de botella eligió a Adán. De ellos no se sabrá que mitocondrias tenían. Pero forzosamente eran de diferentes padres, lo que deja dos opciones, o hubo mas Evas (cuya descendencia femenina no llego hasta nuestros días), o nuestra Eva, estuvo muy pero que muy ocupada durante su mas que probable corta vida.

    Respecto a lo de como de cruenta fué la endosimbiosis, no tengo ni idea, pero el surgimiento estimado de los eucariotas como tales roda el estimado de estas endosimbiosis, así que, yo personalmente creo que, a la fuerza, tras pacto, o sin querer se estableció una alianza entre unas cuantas bacterias y arqueas para dar lugar a células mas complejas y mas eficientes en ciertos entornos.

    Un saludo!!

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  7. Saludos y gracias por la respuesta :D

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  8. Este me lo guardo. Si tienen a bien mis alumnos de instituto, en su momento te harán algún comentario, aunque la cultura de comentar está por los suelos.

    Estaré atento a la ampliación sobre el Adan cromosómico. A este apenas lo conozco.

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  9. Pues hombre, yo no soy ni científico ni profesional apenas un estudiante con un leve interés por la biología que llega hasta estos impresionantes artículos.

    No puedo despreciar el artículo en general porque entienda muy poco los conceptos allí tratados, aunque no los entiendo me gusta y me agrada muchísimo esa forma divertida, didáctica e imparcial, es gracioso y educativo la manera en que explica el papel de la mitocondria en nuestro organismo, enserio mis respetos por encontrar una manera tan elegante de divulgar y enseñar.

    Saludos y con su permiso los enlazo a mi blog.

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    1. Pequeño Hereje, Bienvenido!

      Muchas gracias por semejante ristra de halagos... colorao que me he quedao.

      Te esperamos por aquí siempre que quieras,

      un saludo

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  10. Me encanta la forma que explicas estos temas tan complejos con humor y ejemplos sencillos. Me ha gustado la comparación entre mitocondria y una central hidroelectrica. Volveré para leer más post interesantes, gracias!!

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