El hombre encuentra a Dios detrás de cada puerta que la ciencia
logra abrir
Albert Einstein (1879~1955).
Científico alemán, nacionalizado estadounidense
Aunque inicialmente pueda no parecerlo, el
contenido de esta página se encuentra íntimamente
relacionado con lo desarrollado en la página anterior, publicado en la
etiqueta 81
y en la que entre otras cosas he hablado de «la aparición de la vida en el planeta Tierra [GAIA]». Realmente va a servir
para dar explicación a algunos interrogantes no contestados y complementar el
conocimiento del lector sobre la evolución de la vida.
Para una mejor comprensión, intentaré en lo
posible mantener a lo largo de lo desarrollado, una continuidad argumental en
la exposición.
El origen de la vida
en el planeta: de las células procariotas a las eucariotas
Los científicos ya han demostrado que unos 1000
millones de años después de la formación del planeta, es decir, aproximadamente
hace unos 3500 millones de años, se produjo la aparición en la Tierra de las células Procariotas1,
consideradas como las primeras células
vivas. Pertenecientes al dominio Archaea, son casi sin
excepción bacterias de carácter unicelular,
llamadas también Procariontes o Organismos Procariotas,
y a las que la ciencia ha denominado como «Cianobacterias2».
Como hemos citado, ha sido demostrada su
existencia y antigüedad por sus formas fósiles o Estromatolitos3, descubiertos en diversos
puntos del planeta. Las células unicelulares Procariotas
a diferencia de las Eucariotas1, carecen de membrana
nuclear, encontrándose su material genético disperso
en ellas [en su citoplasma].
Las Cianobacterias
conocidas por su morfología y funcionamiento como algas verdeazuladas o cloroxibacterias y que se
desarrollaron hace 3500 millones de años en grandes colonias en las zonas
húmedas, fangales y esteros del planeta Tierra, se caracterizaban por contener
pigmentos clorofílicos que como en las plantas, las confería la capacidad de
realizar la función única de la fotosíntesis5,
es decir:
«la conversión de materia inorgánica en materia orgánica
gracias a la energía captada de la luz solar, desprendiendo oxigeno [O2] y fijando el CO2 atmosférico»
Por lo tanto fueron las responsables de generar medioambientalmente una de las bases fundamentales para la aparición de
la vida en el planeta: «la atmósfera».
Pero las Cianobacterias no
sólo tenían la capacidad de realizar la fotosíntesis, poseían además componentes hidrosolubles, tenían proteínas, ADN y metabolitos solubles en agua, que se convertirían,
como el tiempo demostró, en capacidades fundamentales para su evolución. Ha quedado probado, que de manera casi
idéntica a toda la vida conocida [excepto algunos virus y priones], las cianobacterias usaban el ADN
como su «replicador4» común. Es más, el ADN se convertiría a partir de esos momentos en ese «replicador» necesario para que «la vida» se multiplicase y progresara en medios tan
hostiles como existían en los momentos iniciales del planeta.
Según las teorías más actuales, un proceso de «simbiogénesis6»
entre una Bacteria y una Arquea que se estima que vivió hace alrededor
de 3500 mill. de años, pudo dar origen a ese Último
Antepasado Común Universal [Last
Universal Common Ancestor], denominado por sus siglas como LUCA7, que es al parecer el
hipotético primer organismo que evoluciona y es considerado
como el antepasado común más reciente del conjunto de todos los seres vivientes, incluso de los conocidos como fósiles. Tendrían
que transcurrir algunas centenas de miles de años, para que tras un lento proceso evolutivo, hacia los 1500 millones de años, llevará a las células Procariotas [unicelulares] a convertirse en células Eucariotas³ [pluricelulares]. Como veremos, este
transito evolutivo fue fundamental para que la vida progresase.
Ese «transito» o evolución de las bacterias Procariotas y su conversión en Eucariotas, significó el «gran salto» a la complejidad de la
formación de la vida, y un paso esencial en la evolución. Sin este paso,
sin la complejidad de esta transformación, no hubieran sido posibles ulteriores
pasos ni la aparición de los reinos de los «seres
pluricelulares», que poblarían la Tierra.
A partir de este momento y tras centenas de miles
de millones de años, las células Eucariotas o
Eucariontes, formarían estos reinos de los seres
vivos
que han llegado hasta nuestros días:
Síntesis evolutiva de la células eucariotas y de su colonización de la Tierra
□ Hace 3500
mill. de años se estima que aparecen las Cianobacterias, primeras células Procariotas,
que comienzan a colonizar las zonas húmedas, fangales y esteros. Sus restos
fosilizados o estromatolitos han llegado a
nuestros días.
□ Hace 2600
mill. de años se estima que las células Procariotas
ya habrían colonizado la Tierra, antes de que
evolucionaran transformándose en las Eucariotas.
□ A los 1500
mill. de años la células unicelulares Procariotas habrían
evolucionado en las pluricelulares Eucariotas, base del reino de los
seres vivos [animales y plantas] en el planeta.
□ Existe la evidencia molecular de que los hongos
habían colonizado ya la Tierra
hace 1000 mill. de años, así como las plantas
pluricelulares.
□ Se calcula que hacia los 900 mill. de años los
organismos pluricelulares podrían haber evolucionado a los animales.
□ Surgieron
las algas
verdes, sobre los 700 mill. de años.
□ En la era Paleozoica, dentro del Cámbrico
aparecen los primeros trilobites y crustáceos, sobre los 570 mill. de años.
□ En la era Paleozoica, dentro del
período Ordovícico, comenzaron a aparecer los peces-cordados y los primeros vertebrados, existiendo pruebas
[no confirmadas] de la existencia de los artrópodos, se estima que sobre
los 500 mill. de años
□ En la era Paleozoica dentro del
Silúrico, aparecen las primeras plantas terrestres
vasculares, sobre los 430 mill. de años.
□ En la era Paleozoica dentro del
Devónico, aparecen los primeros anfibios y insectos, sobre los 395 mill. de años.
□ Entre los 380
y los 375 mill. de años, a partir de los peces,
aparecieron los primeros Tetrápodos.
□ En la era Paleozoica dentro del Carbonífero,
sobre los 345 mill. de años, el planeta se
puebla de Bosques
de helechos, apareciendo los Reptiles sobre los 320
mill. de años.
□ En la era Mesozoica dentro del
Triásico, sobre los 225 mill. de años, aparecen
los Dinosaurios
y los Mamíferos. Dentro del período Jurásico, sobre los 195 mill. de años, aparecen las Aves y dentro del período
Cretácico ya aparecen sobre los 136 mill. de años
los primeros Primates
y Plantas con flor.
□ La aparición
del Homo Sapiens se origina
al parecer en África, pero no se conoce con exactitud
su antigüedad en el planeta, discutiéndose actualmente su presencia en
los 200.000 años, aunque conjeturándola de forma más certera en los 160.000
años, a través de los antiguos fósiles obtenidos.
No obstante, el «pasado» del Homo Sapiens fue muy
diversificado, incluyendo a muchas y diversas especies, que partiendo de un tronco común, se fueron extinguiendo
hace muchos miles de años. Por ejemplo el Homo Neanderthalensis se calcula que se extinguió hace unos 45.000 años y el Homo Floresiensis hace tan solo 12.000 años.
En Europa, del Homo Sapiens no hay rastros anteriores a los 33.000 años. Si nos basamos en los restos y obras que
han llegado a nuestros días tenemos por ejemplo la datación de las pinturas rupestres [seguramente de origen religioso o
mágico], que las datadas con mayor antigüedad fueron realizadas hace 32.000 años, o objetos
como la Venus de Willendorf que fue hallada en un yacimiento paleolítico
en Willendorf (Austria) y cuya antigüedad se cifra entre los 22.000 y los 20.000 años a.C..
El hombre
de Ötzi, hombre de Similaun
o hombre de Hauslabjoch,
son los nombres modernos dados a la momia de un hombre que vivió hacia
el 3300
a.C., siendo la única momia real
que ha llegado a nuestros días. Descubierta en septiembre de 1991 por dos alpinistas alemanes en
los Alpes de Ötztal, cerca de Hauslabjoch, en la frontera entre Austria e
Italia, a una altitud de 3200
m.. Es la momia humana natural más antigua de Europa, y ha
ofrecido una visión sin precedentes a los científicos sobre el hombre que
habitaba en Europa en tiempos del Calcolítico [Edad del
Cobre].
□ En cualquier
caso la antigüedad del ser humano y de la Civilización humana
comparada con la del planeta Tierra,
es de «ayer»: 6.000 años frente a los aproximadamente 4.4701000.000 de años.
DEFINICIONES:
1. Procariotas y Eucariotas: La células
Procariotas,son unicelulares, pertenecientes al dominio
Archaea, fueron las primeras células vivas en el
planeta y se han descubierto fósiles con una antigüedad de 3500 mill.
años, sufriendo a lo largo del tiempo una gran diversificación. A lo largo de
los milenios sufrieron un lento proceso evolutivo
que las llevó hacia los 1500 mill. años a
convertirse en células Eucariotas. Las células Procariotas no poseen un núcleo
celular diferenciado, es decir su ADN no se encuentra confinado en el
interior del núcleo, sino que se encuentra libremente situado en el
citoplasma. Esta es la diferencia con las Eucariotas, pluricelulares, en las que su ADN se encuentra
siempre dentro de un compartimento separado del resto de la célula.
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2. Cianobacterias: comprende a esas bacterias
que tienen la capacidad de realizar la fotosíntesis
con desprendimiento de oxígeno, como las plantas, conformándose en
grandes colonias. Son las únicas bacterias procariontes
o organismos procariotas que se caracterizan
por poseer componentes intracelulares hidrosolubles en el agua, es decir
tener proteínas, ADN y metabolitos solubles en agua.
También se las denomina como algas verdeazules, verdeazuladas o
cloroxibacterias debido a contener pigmentos clorofílicos que le confieren un
color característico dada su similitud, morfología y funcionamiento de las
algas. Estas células miden unos pocos micrómetros de diámetro, pero son
mayores que las otras bacterias.
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3. Estromatolitos o camas: Son formas de la célula primitiva
(del griego strōma=cama/alfombra y litho=piedra). Son estructuras carbonatadas estratificadas que tienen
formas diversas, que se han formado en aguas someras por la captura y
fijación de partículas carbonatadas por parte de las Cianobacterias.
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4. Replicador: Se denomina así al proceso de replicación del ADN, proceso que permite al ADN
duplicarse, es decir, sintetizar una copia idéntica
de si mismo. Por este proceso de una molécula
de ADN única, se obtienen dos o más «clones» de la primera. Esta
duplicación del material genético se produce un mecanismo semiconservativo, lo que indica que las dos
cadenas complementarias del ADN original, al separarse, sirven de molde cada
una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena molde,
de forma que cada nueva doble helice contiene una de
las cadenas del ADN original. Un gran número de enzimas y proteínas intervienen en el mecanismo
molecular de la replicación, formando el llamado complejo de replicación o
replisoma. Estas proteínas y enzimas son homólogas en la células eucariotas
y en las arqueas, pero difieren en las bacterias.
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5. La Fotosíntesis: La fotosíntesis
es la conversión de materia inorgánica en materia
orgánica gracias a la energía que aporta la luz solar. En este proceso
la energía lumínica se transforma en energía química estable. De todas las
células eucariotas, únicamente las fotosintéticas presentan cloroplastos,
poseen unos orgánulos que usan la energía solar para impulsar la formación de
ATP y NADPH, que son compuestos utilizados con posterioridad para el
ensamblaje de azúcares y otros compuestos orgánicos.
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6. Simbiogénesis: En algún momento del PROTEROZOICO [del -2.500 al -900 mill. de años], algunos
organismos Procariotas evolucionados
empezaron a asociarse mediante endosimbiósis a otras bacterias aerobias. Este
proceso conllevó tras miles de años la asimilación de un organismo dentro de
otro, posibilitando para la célula huésped, adquirir una
forma de metabolismo degradativo, la
respiración aerobia, que es más eficaz en la degradación de los
alimentos obtenidos por endocitosis.
Con el paso del tiempo, el organismo endosimbionte se fue volviendo más y más dependiente de su huésped hasta
convertirse de «facto» en una parte más de éste, las
mitocondrias. Las mitocondrias de las células
Eucariotas son orgánulos adquiridos a través
de esta simbiogénesis. Ésta es una de las razones por las que las mitocondrias son de los pocos orgánulos celulares que
poseen un genoma propio (en el ADN mitocondrial).Los “plastos” se incorporaron más tarde, por simbiosis
de una Cianobacteria y un protista flagelado
unicelular, del que han derivado después las algas rojas, las algas
verdes y las plantas. De esta manera fue adquirido por un eucarionte el tipo
de metabolismo que llamamos fotosíntesis oxigénica, constituyendo las
primeras algas Eucarióticas. El resto de los
eucariontes fotosintetizadores (por ejemplo, algas pardas o euglenas)
adquirieron a su vez esta condición por el mismo sistema, pero adoptando como
endosimbionte un alga roja o un alga verde unicelulares.
Un caso importante, respecto al que no existe acuerdo
entre los científicos, es el del origen de la célula
Eucariota por la unión de una Arquea y una Eubacteria.
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7. LUCA: El último antepasado común
universal, conocido por sus siglas en inglés (last universal common ancestor), es el
hipotético último organismo del que descienden todos los existentes. Es el antepasado común más reciente de todo el conjunto de los seres vivos actuales y
probablemente también de todos los conocidos que han aparecido como fósiles,
aunque no se puede descartar teóricamente que se identifiquen restos de otros
seres vivos de la misma o mayor antigüedad que él. Se
estima que vivió hace alrededor de 3.500 millones de años.
|
Los organismos Unicelulares y Pluricelulares. El nº de células
del ser humano
Los organismos unicelulares, como
establece su nombre, están compuestos por una única célula. Paradójicamente
a lo que normalmente creemos, los seres unicelulares incluidos en el reino
de Moneras, representan «la inmensa mayoría de los seres vivos del planeta»,
hasta el punto de que sobrepasan al resto
del conjunto de todos los seres vivos animales y vegetales que pueblan la Tierra. Suelen ser, con algunas
excepciones bacterias Procariotas, aunque
existen también seres unicelulares Eucariotas
[reino Protoctistas]
como los conocidos Protozoos y los Paramecios, es decir, son sucesores de lo
que se originó
hace 3500 millones de años.
Los
organismos pluricelulares
conforman «la otra vida que conocemos»,
entre la que se encuentra por ejemplo el ser humano.
Creo
que es importante saber que el cuerpo humano se calcula que se encuentra compuesto entre los 60 y 90 billones de células,
cantidad supeditada al volumen propio del ser, pudiendo estimarse la normalidad
en unos 80 billones de células, que mutan
periódicamente de forma binaria, ya que su vida media en algunos casos es muy pequeña. Sin embargo hay algunas células como las
neuronales, que parece ser que permanecen toda la vida
sin renovarse y las que mutan se destruyen definitivamente, excepto en dos
regiones concretas: el bulbo olfativo, en donde
media el sentido del olfato, y en el hipocampo8,
en donde se depositan los recuerdos iniciales de rostros y lugares.
Esto
ha sido cuestionado por Dr. Elizabeth Gould [Universidad de Princeton], quién aseguró haber
hallado nuevas neuronas en la corteza cerebral, sugiriendo la idea de que los
recuerdos diarios podrían haber sido registrados en las neuronas creadas ese día.
Contrariamente,
las investigaciones del Dr. Jonas Frisén,
biólogo de células madre del Instituto Karolinska Institutet de Estocolmo, han
puesto de relieve los hechos que explican porqué la gente se comporta según su edad natural y no en
base a la edad física de sus células: determinados tipos de células
duran desde el nacimiento hasta la muerte sin renovarse, y esta minoría de células especiales, incluyen a alguna o
todas las células de la corteza cerebral.
De
lo que si estoy seguro, es que no sabemos nada con
seguridad, y que todos los días tendremos nuevas
respuestas a nuestro actual desconocimiento
científico.
Lo importante no es sólo el número de células que se renuevan
constantemente siguiendo el proceso de división
celular o «Mitosis9»,
por lo que hablaremos más tarde, sino de que en el cuerpo humano existen al
parecer unos 200 tipos
de células diferentes, con temporalidades
vitales diferentes, es decir, siguiendo el proceso programado en su ADN,
al que se ha denominado como «ciclo celular10».
¿Pero qué son las
células y cuáles son sus funciones?
«La célula es la unidad
morfológica y funcional de un organismo, que siendo el elemento de menor tamaño
considerado vivo, es capaz de actuar de manera autónoma».
De hecho la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo.
Curiosamente los virus, provirus y viroides son acelulares, realizan
muchas funciones propias de la célula viva, pero carecen de vida independiente,
de la capacidad de crecimiento y reproducción que son propias a la célula viva,
y por lo tanto no se consideran como seres vivos.
En adelante voy a
referirme siempre a las células eucariotas
pluricelulares del reino animal, porque existen
diferencias con las del reino vegetal o las de los hongos. Anticipo
también, que pretendo realizar [dentro de lo posible] una exposición no
científica, sino ateniéndome a una divulgación de fácil comprensión para el
lector.
En el cuerpo humano las células tienen
formas, tamaños y son de tipos muy variados [según hemos visto unos 200], que conforman diferentes tipos de tejidos
como por ejemplo: el epitelial, el conjuntivo, el
muscular, el adiposo, el nervioso o el reproductor.
Existen células con
forma cilíndrica de menos de 1 micra [1
µm : 1 millonésima de metro = 0,000001 m.], y otras como las
células nerviosas que pueden alcanzar varios metros de longitud. Por lo general
en los tejidos animales miden entre los 10 y 20 µm de diámetro. Se encuentran envueltas en una
membrana denominada plasmática, conteniendo una
sustancia rica en agua o citoplasma en la que
como vemos en la ilustración existen diferentes estructuras denominadas como orgánulos11
[ver imagen].
En las células tiene
lugar numerosas reacciones químicas que las permiten crecer,
producir y trasportar energía, eliminar residuos, en suma ejercer todas
las funciones y reacciones metabólicas marcadas por el ADN. Todas las células
contienen la información hereditaria en moléculas del ácido
desoxirribonucleico12 [ADN], en donde se
encuentra codificada toda la actividad tipificada
de la célula, asegura su reproducción y el traspaso de los caracteres a la descendencia.
La química de los
seres vivos es mucho más compleja que cualquier otro sistema químico conocido,
se rige por las leyes de la
Química y las de la
Física conocidas, y es objeto del estudio por la Biología Celular,
encontrándose basada en la química del Carbono.
Estas funciones y
similitudes demuestran una vez más, que hay una relación
«evolutiva»,
entre las actuales células eucariotas y las
primeras que aparecieron hace 3500 millones de años en la Tierra.
CELULA ANIMAL EUCARIOTA
«Orgánulos» que la componen
|
1 . Nucléolo
|
2 .
Núcleo
|
3 .
Ribosomas
|
4 .
Vesículas
|
5 .
Retículo endoplasmático rugoso
|
6 .
Aparato de Golgi
|
7 .
Citoesqueleto
|
8 .
Retículo endoplasmático liso
|
9 .
Mitocondrias
|
10 .
Vacuolas
|
11 .
Citosol
|
12 .
Lisosomas
|
13 .
Centrosoma con Centriolos
|
IMAGEN: Wikipedia®
En casi todas las células
eucariotas animales y vegetales, el órgano más sobresaliente se
encuentra representado por el Núcleo, que a su vez incluye el
Nucléolo [ver imagen].
El Núcleo está rodeado por una
membrana de forma esférica y mide unos 5 µm [micrómetros] de diámetro. Es la parte esencial de
la célula porque alberga las moléculas de ADN y proteínas, que a su vez se
encuentran organizadas en «cromosomas13»,
que aunque aparecen dispersos, están dispuestos en pares idénticos. Los «cromosomas» son difíciles de identificar por
separado al encontrarse retorcidos y enmarañados, pero justo en el momento
anterior al que la célula se divide, se condensan y adquieren grosor y una
estructura independiente fácilmente detectable.
Es esencial saber que
el ADN del interior de cada «cromosoma», se
corresponde a una molécula única, muy larga y arrollada que contiene «las secuencias lineales de los genes», que encierran
todas las instrucciones codificadas que permiten la construcción de las
moléculas [proteínas] y el ARN necesario para producir LA COPIA FUNCIONAL DE LA CÉLULA, es decir para que se
realice la Mitosis de la célula.
Es función del Nucléolo el sintetizar el ARN mensajero14 [ARNm[ y la proteína, conforme
con las instrucciones contenidas en el ADN, que migran del núcleo a través de
los poros. Una vez han pasado al citoplasma de
la célula a través de los poros, el ARNm se acopla a los ribosomas y codifica la estructura primaria en una
proteína específica.
Aunque pueda parecer
un poco complicado todo lo expuesto, era necesario dejar claras las funciones
del Núcleo y del Nucléolo y la ubicación de los
«cromosomas», porque precisamente es en
estos últimos, como veremos, donde se basan las últimas investigaciones
de Elizabeth
H. Blackburn, Carol W. Greider y Jack W. Szostak sobre la
enzima a la que se ha llamado «de
la Inmortalidad».
DEFINICIONES:
8. Hipocampo: El
hipocampo se encuentra localizado en la parte medial del lóbulo temporal del
cerebro. Es una de las principales estructuras del
cerebro humano y de los mamíferos, desempeñando principalmente
funciones importantes en la memoria y el manejo del
espacio. Psicólogos y neurocientíficos están generalmente de acuerdo
en que el hipocampo es importante en la formación de los nuevos recuerdos y
de los acontecimientos experimentados, tanto episódicos como autobiográficos.
Parte de este papel en que está implicado el hipocampo consiste en la
detección de acontecimientos, lugares y estímulos novedosos.
|
9. Mitosis: La Mitosis es el proceso de la división celular
en la células eucariotas en dos nuevas células,
a través del cual las dos células resultantes obtienen
la misma información genética de la célula progenitora. Se realiza en
las células del organismo cuando envejecen, necesitan crecer o reparar
tejidos dañados. La división celular se realiza en
cuatro fases. Para que se puedan realizar estas cuatro fases es necesaria una interfase donde la célula posee un
centriolo (orgánulo), en donde el ADN se duplica para sus fases posteriores. Es el inicio de la mitosis:
PROFASE: Se
condensan los cromosomas (ya que la cromatina estaba suelta por el núcleo) y
comienzan a unirse. Posteriormente el centriolo se duplica y la membrana
central se desintegra, dirigiéndose cada centriolo a sus polos opuestos.
METAFASE: Se
constituye el huso mitótico creado con fibras protéicas
uniendo a los dos centriolos. Los cromosomas que se forman constituyen el plano ecuatorial, que se
sitúa en medio de la célula en línea recta colgando del huso mitótico.
ANAFASE: Las cromátidas de cada cromosoma se separan y se mueven hacia los polos contrarios.
TELOFASE: Los
cromosomas se sitúan en polos opuestos y son cada vez más difusos. La
membrana nuclear se vuelve a formar. El citoplasma se divide.
CITOCINESIS:
Termina la mitosis con la división de la célula madre en dos células hijas.
|
10. Ciclo celular: El ciclo
celular es un conjunto ordenado de sucesos que conducen al crecimiento de la célula y su división en dos células
hijas.
|
11. Orgánulos: En biología celular se denomina orgánulos (o
también organelas, organelos, organoides o mejor elementos celulares), a las diferentes
estructuras contenidas en el Citoplasma de las células, principalmente en las
eucariotas, que tienen una forma determinada
en función del tipo de célula.
|
12. Ácido desoxirribonucleico: El ácido
desoxirribonucleico, abreviado como ADN,
es un ácido nucleico que contiene TODAS las instrucciones
genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos
vivos conocidos y en algunos virus. Es responsable
de la transmisión hereditaria del organismo. El papel principal de la
molécula de ADN es el almacenamiento a largo plazo
de la información genética.
|
13. Cromosomas: En Biología se denomina cromosoma a cada uno de los pequeños cuerpos en
forma de bastoncillos en que se organiza la cromatina del núcleo celular durante
el proceso de las divisiones celulares (mitosis y meiosis). En las células
eucariotas y en las arqueas (a diferencia que en las bacterias), el ADN siempre se encontrará en forma de CROMATINA,
es decir asociado fuertemente a unas proteínas denominadas histonas.
|
14. ARN mensajero: El ARN
mensajero (ARNm) es
el ácido ribonucléico que contiene TODA la
información genética (el código genético del organismo) procedente del
ADN del núcleo celular a un ribosoma en el citoplasma, es decir, el que determina el orden en que se unirán los aminoácidos de una
proteína y actúa como plantilla o patrón para
la síntesis de dicha proteína. Se trata de un ácido
nucléico monocatenario, al contrario del ADN, que es bicatenario (de doble hebra helicoidal).
|
¿Saben las células cuando
se tienen que dividir?. ¿Qué sucede cuando se dividen?
Cada
segundo se produce uno de
los procesos más importantes de la vida, la división
de millones de diferentes tipos de células de nuestro organismo o MITOSIS.
Las células se replican periódicamente antes de su envejecimiento, en base a su
ciclo celular, que es el que rige el número de mutaciones que pueden producirse en la célula.
Cada
célula tiene un número de mutaciones preasignado, porque como veremos, sus telómeros15 se van reduciendo en cada replicación
hasta que desaparecen o se «deshilachan», según
expresión de la Dra. Blackburn. La renovación
celular que se produce diariamente puede parecernos muy elevada, pero esta
cifrada en un ritmo aproximado de más de 15 millones de células por minuto, por lo que
podemos encontrarnos que la cifra diaria de células que mutan en el organismo puede ser aproximadamente de
22.000 millones cada día. En base a estas cifras se han hecho cálculos
aproximados estimándose que cada 10 años se han renovado todas las células de nuestro organismo,
«tenemos un cuerpo nuevo» pero,… con los «telómeros cada vez más
acortados», es decir con las células cada vez más
envejecidas .
Ahora
conocemos cómo las células crecen, envejecen y
mueren, aunque cuando mueren, sabemos que otras nuevas las reemplazan, mientras
no se haya cumplido su ciclo
celular.
Sabemos
que cada tejido tiene su propio tiempo de renovación por Mitosis. Por ejemplo, parece ser que una célula sanguínea vive en nuestro cuerpo unos 120 días antes de producirse su mitosis; que el «ciclo celular» de una célula
epitelial se produce cada 15 días; que
las células que recubren el estómago tan solo
duran 3 días, y según Markus
Grompe, experto en células madre hepáticas de la Oregon
Health & Sciente
University [EE UU], que las células hepáticas podrían
tener un «ciclo celular»
entre los 300 y 500 días. Otros tejidos
contrariamente, pueden tener células con un «ciclo
celular» de años, por ejemplo
las células óseas del esqueleto humano, hacen
que la renovación del mismo se produzca aproximadamente cada 10 años.
Lógicamente existe una alternancia en la mitosis de las células de cada
tipo de nuestro organismo, por lo que el cuerpo humano siempre
tiene un número de células similares.
Y ahora también sabemos que «algunas» células al replicarse, no se someten a las
instrucciones codificadas en el ADN de sus cromosomas,
y crecen y se dividen
y se multiplican sin control, sin que sean
destruidas por nuestro sistema inmunológico, se
trasforman en suma en células que crecen «ajenas» al
ADN del organismo, es decir se convierten en lo que denominamos células cancerosas. Más adelante
hablaremos de ellas.
IMAGEN Premios NOBEL en Fisiología y Medicina 2009: Carol W.Greider - Elizabeth H. Blackburn y Jack W. Szostak (izq. a dcha.)
¿Qué son los telómeros y la telomerasa?. ¿Por qué envejecemos?
¿Qué son los telómeros y la telomerasa?. ¿Por qué envejecemos?
El descubrimiento y los
avances científicos iniciales sobre los telómeros15 se debe a dos científicos norteamericanos, a Hermann Joseph Muller [1890~1967], biólogo y
genetista, al que se considera como el renovador de la Genética, recibiendo el
Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1946,
y a la investigadora Bárbara McClintock [1902~1992],
citogenetísta que por sus descubrimientos en el campo de la trasposición
genética también recibió el Premio Nobel en 1983.
En
la década de 1950 los científicos comenzaron a comprender cómo se copiaban los
genes. Se dieron cuenta de que cuando una célula está a punto de dividirse, las
moléculas de ADN que contienen las cuatro bases que forman el código genético,
son copiadas base a base por la enzima Polimerasa. Sin embargo también
observaron que para una de las dos hebras del ADN existía el problema de que no podía ser copiado, lo que suponía un acortamiento de los cromosomas cada vez que la célula
se replicaba. Esta situación es la que evitan las Telomerasas16 mediante su síntesis de los Telómeros.
Han sido las
investigaciones realizadas por Elizabeth H.
Blackburn [1948] Bioquímica,
Carol W. Greider [1961] Bioquímica
y Jack W. Szostak [1965] Biólogo molecular, por las que
recibieron el Premio Nobel en Fisiología y Medicina en 2009, por:
«Sus descubrimientos
relativos a la enzima telomerasa protectora de los
cromosomas humanos contra el envejecimiento», las que han
revolucionado este campo de la
Medicina.
Sus descubrimientos
sobre las funciones de los Telómeros y de la Telomerasa
supusieron un gran impacto en la comunidad científica, al ser factores que
influían en dos procesos importantísimos de la célula y por ende, del ser
humano, el del envejecimiento y el cáncer[veremos
porqué] .
¿Habrían encontrado Blackburn,
Greider y Szostak la llave para alcanzar la inmortalidad de la célula o detener los procesos cancerosos en el ser humano?.
Realmente la puerta
que han abierto supone un avance sin precedentes en la Biogenética y
en otros campos de la
Medicina.
Los
telómeros son regiones del ADN no codificante, «son los extremos de los cromosomas de las células eucariotas» [ver esquema], que son
necesarios tanto para la división celular como para
mantener la estabilidad estructural de los
cromosomas, y el tiempo de vida de las estirpes
celulares.
Los
organismos Procariotas, de cromosomas
circulares, no poseen telómeros.
Blackburn
suele comparar los telómeros a la punta plastificada de un cordón. Es como si los cromosomas portadores de las
moléculas de ADN que portan nuestros genes en las células, tuvieran en sus
telómeros unos «tapones en sus extremos» que evitaran su deshilachamiento,
su envejecimiento. Así que cada vez que los cromosomas se dividen para crear
una célula nueva, los telómeros garantizan que todo el ADN enrollado en el
cromosoma, no se deshilache, lo que podría ser
la causa de mutaciones y enfermedades.
Pero
también descubrieron, que cada vez que el
cromosoma se dividía [o replicaba], se producía un «acortamiento»
en esa «punta plastificada» del telómeros, por
lo que tras las múltiples divisiones que a lo largo de la vida se producen en
la célula, llega un momento que estas puntas o tapones de los telómeros se han acortado tanto que las células mueren por apoptosis17 o senescencia18.
En
los últimos decenios los seres humanos han ampliado mucho su esperanza de vida en base a factores de todos
conocidos, entre los que está el gran avance de la Medicina, pero el
descubrimiento de Blackburn, Greider y
Szostak ha puesto sobre la mesa el
hecho, de que en el mantenimiento de este acortamiento de los telómeros
podría no sólo ampliar, sino también el mejorar la extensión y calidad de la vida del ser
humano, reduciendo los riesgos y la incidencia
de enfermedades crónicas que se hacen comunes
con la edad, y su fundamental aportación ha
sido el descubrir que es la enzima Telomerasa la
que permite mantener, reparar su desgaste y alargar
a los Telómeros, es decir «posee
la llave de la longevidad19
de la célula»
Los
científicos premiados demostraron en estudios
posteriores, que tanto los Telómeros
como la Telomerasa son claves del envejecimiento. Cuando estos son cortos o la enzima
está dañada, se precipita el envejecimiento celular. Por el contrario, unos
Telómeros largos y una Telomerasa activa alargan la vida celular.
María A. Blasco Marhuenda [1965],
científica española especializada en el campo de los Telómeros y la Telomerasa, y directora
desde 2011 del Centro Nacional de Investigaciones
Oncológicas [CNIO] señaló en
oct./2009 que:
«Los beneficios de los
Telómeros y de la
Telomerasa, albergan importantes promesas en el tratamiento
de otras enfermedades asociadas al envejecimiento. A largo plazo habrá
aplicaciones espectaculares para tratar la longevidad»
DEFINICIONES:
15. Telómeros: Los telómeros
son los extremos de los CROMOSOMAS. Son
regiones de ADN no codificante, altamente repetitivas, cuya función principal es la estabilidad estructural de
los cromosomas en las células eucariotas, la división celular y el tiempo de vida de las estirpes celulares. Están
involucradas en posibilitar enfermedades tan importantes como el cáncer.
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16. Telomerasa: La telomerasa
es un enzima formada por un complejo proteína-ácido ribonucleico con actividad
polimerasa que está presente en células de la línea
germinal, en tejidos fetales y en ciertas células madre poco diferenciadas, y cuya cualidad esencial descubierta es permitir el
alargamiento de los telómeros. Los telómeros debido a su forma especial
de empaquetamiento, están implicados en el mantenimiento de la integridad del
ADN funcional de los cromosomas, protegiéndolo del ataque de exonucleasas que
producirían la pérdida de nucleótidos de los extremos de la molécula de ADN.
La senescencia
celular es el
proceso por el que una célula pierde con el tiempo o
en sus sucesivas divisiones la capacidad
de reproducirse.
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17. Apoptosis: La apoptosis es una
destrucción o muerte celular programada provocada por ella misma, con el fin de
autocontrolar su desarrollo y crecimiento, está desencadenada por señales celulares controladas genéticamente.
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18. Senescencia: Es el cambio gradual e intrínseco en un organismo
que conduce a un riesgo creciente de vulnerabilidad,
perdida de vigor, enfermedad y muerte. Tiene
lugar en la célula, en un órgano o en la totalidad del organismo
durante el periodo vital completo como adulto de cualquier ser vivo.
(Enciclopedia británica)
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19. Longevidad: Es la duración de vida de un ser humano o de un organismo
biológico y se utiliza con más frecuencia en referencia a la
ancianidad o la edad de un ser vivo. La esperanza y
la calidad de vida, aspectos fundamentales en la longevidad del ser
humano, es estadísticamente la media de la cantidad de años que vive una
cierta población en un cierto período.
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Las enfermedades y el «cáncer»
Pero,…
todo no es «esperanza»,
aunque la ciencia puede hacer que esa
esperanza se cumpla. Hay una luz al fondo
del túnel para todos los mortales, pero como siempre brilla
fundamentalmente unida al mayor poder económico.
Los
beneficios asociados a los telómeros y la telomerasa también pueden convertirse
en inconvenientes. Blackburn y Greider,
lo mismo que descubrieron que la acción de la enzima telomerasa
evitaba que los telómeros se acortasen y con ello que las células «no envejecieran», también descubrieron que el sistema «inventado» por las células
cancerosas para su propia multiplicación, era precisamente
seguir produciendo una mayor cantidad de telomerasa para protegerse y
multiplicarse de forma más efectiva, provocando con ello la posible aparición
de tumores en aquellos genomas en donde existiera un gen cancerígeno. Blackburn y Greider
demostraron que las células cancerígenas tienen una
telomerasa muy activa, lo que las ayuda a
ser inmortales y reproducirse sin límites. En síntesis, las células
cancerosas contrarrestan las acciones del
organismo produciendo una enzima denominada Telomerasa,
que las permite seguir sobreviviendo y creciendo sin límite.
Este
descubrimiento paradójicamente
les está sirviendo también a los científicos, tanto para descubrir «a tiempo» la aparición de tumores [por la detección
en la aparición de telomerasa], como para contribuir a
encontrar nuevas sustancias, métodos o dianas
eficaces para frenar la segregación de esta enzima «en
el tumor», y así ayudar en el tratamiento efectivo
contra el cáncer descubierto.
La enzima de la «inmortalidad»: la Telomerasa TA-65MD®
«Lo que ya es indudable es que la función
de la telomerasa, previene el daño
cromosómico y con ello retrasa la senescencia celular».
La
investigación en esta área clínica está siendo muy intensa, y ahora se sabe que
la acción de la telomerasa en los telómeros en la secuencia del ADN, atrae a
las proteínas que forman una capa protectora alrededor
de los extremos frágiles de las hebras de ADN. Por ello científicamente
se ha especulado que ese acortamiento de los extremos de los telómeros no debe
ser sólo una de las razones para el envejecimiento, «de las
células individualmente, sino en el organismo como un todo».
La investigación en este ámbito sigue siendo
intensa.
Los seres humanos pueden tener una esperanza de vida larga, pero la acumulación de
pruebas existente en la actualidad a nivel científico, sugiere que un
mantenimiento insuficiente de los telómeros, puede
limitar la extensión de una vida saludable,
incluyendo el aumento de los riesgos y la incidencia
de las enfermedades crónicas, que
se hacen más comunes y frecuentes en los
humanos con edad avanzada. En consecuencia
tenemos que mantener la vida útil de los telómeros y para ello deberíamos al
día de hoy, emplear la telomerasa como único medio, AÚN con los riesgos inherentes de «activar»
posibles oncogénes responsables
de la trasformación de una célula normal en una
maligna, que pudiera desarrollarse en algún determinado tipo de cáncer.
En el hombre, al día de hoy [si realmente mi
información se encuentra al día?], se han identificado y secuenciado más de 60 tipos de oncogénes en los cromosomas del genoma
humano, oncogénes por otro lado muy heterogéneos. Quizás la solución pudiera
encontrarse en la identificación de los «genes supresores de tumores», desarrollada por primera vez en la Hipótesis de Knudson [premio Albert Lasker por su
investigación médica], en su análisis en los casos de retinoblastoma,
estableciendo que el cáncer es la consecuencia de mutaciones del ADN de las
células. Estudios
posteriores han demostrado que la carcinogénesis
depende fundamentalmente de dos tipos de genes,
que en conjunto representan una proporción muy
pequeña del conjunto del genoma humano.
En esta línea,
ya existe un medicamento denominado como GRN163L desarrollado por GERON,
en una estrategia
anti-cáncer, al inhibir con el Imetelstat la actividad de la telomerasa en las células tumorales
en el acortamiento de los telómeros, conduciendo a la detención
del ciclo celular o la apoptosis20.
En sentido contrario, también existe un medicamento disponible en los EE.UU.
y certificado por T.A.
Sciencies [presentado como «suplemento nutricional»], al
que se denomina como TA-65MD®,
que al parecer activa
nuestra enzima telomerasa, propiciando con ello la
reducción de nuestro envejecimiento celular
y consecuentemente dando una mayor calidad y posible cantidad? de vida.
T.A. Sciencies proporciona la
información científica más actualizada, parece ser que basándola en la
investigación científica de sus propios pacientes.
En RESUMEN, la telomerasa
parece ser la enzima para alcanzar una «cierta inmortalidad» o una «senescencia menos cruenta y una vida más prolongada».
Uds. ahora, tienen en su mano la DECISIÓN, simplemente les he dado la
información.
Desear la
inmortalidad es desear la perpetuación de un gran error
Arthur Schopenhauer [1788~1860]. Filósofo alemán
