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Mitocondria, la gran olvidada en el origen de la vida

La mitocondria se ha tratado convencionalmente como uno más de los orgánulos que distinguen a la célula eucariota de bacterias y arqueas, concretamente especializado en el trasvase de la energía química contenida en los alimentos, a través de una cadena respiratoria que tiene al oxígeno como aceptor electrónico final, hasta el ATP, la “moneda de cambio energético” universal, el combustible que finalmente aporta la energía necesaria para cualquier proceso biológico en la inmensa mayoría de los organismos sobre la Tierra (las excepciones son contadísimas, y tienen valor confirmatorio de la regla).

Si adoptamos un punto de vista energético en el desarrollo básico de la actividad celular en lugar de “ADNcentrismo” imperante, la mitocondria se ve destacada como un constituyente de especial importancia en la célula eucariota, pero conviene recordar también que, en su momento, la mitocondria (o mejor dicho, el organismo que al cabo resultó en las actuales mitocondrias), fue uno de los dos protagonistas que originaron esta nueva categoría de organismos en una asociación tan improbable (y tan afortunada, habría que añadir, para quienes miramos el fenómeno desde nuestra condición de animales complejos derivados directamente del suceso) que sólo ha tenido lugar una vez en la historia de la vida (verLa clave eucariota).

La integración simbiótica de una bacteria antecesora de la mitocondria y una plácida arquea del linaje de los actuales metanógenos fue el acontecimiento que dio lugar al “monstruo de esperanza” eucariota, un ser en principio grotesco que abrió posibilidades evolutivas imposibles para las bacterias y arqueas, como demuestra el hecho de que tras casi 4.000 millones de años de evolución, siguen siendo eso, bacterias y arqueas, y sólo los eucariotas han podido iniciar el camino hacia la complejidad. Esta unión plantea algunas dificultades en principio difíciles de justificar, como por ejemplo explicar qué interés común favoreció la simbiosis de una criatura dedicada a la metabolización de hidrógeno con otra que se había especializado en la utilización de oxígeno en su respiración, dos elementos que son incompatibles por cuánto el primero no puede estar disponible si el segundo está presente.

Pero, según una tesis propuesta por Bill Martin y Miklos Müller, en realidad la asociación de los dos miembros originales de la entidad eucariota no tuvo nada que ver con el oxígeno y sí mucho con el hidrógeno; evidentemente se conoce como Hipótesis del hidrógeno que, apoyada en un sostén argumentativo firme y muy bien encajada con los datos disponibles, tiene un alcance explicativo extenso y satisfactorio. Según defienden sus autores, la bacteria implicada en la simbiosis habría sido un organismo parecido a los hidrogenosomas que aún hoy están presentes en ciertos eucariotas muy primitivos. Estas estructuras, que también fueron en su día bacterias de vida libre, producen hidrógeno, precisamente lo que necesita una arquea metanógena para obtener su alimento combinándolo con CO2, y su estirpe confluye con la de las mitocondrias poco después de la aparición de los primeros eucariotas como se ha podido establecer de forma relativamente sólida, a pesar de que los hidrogenosomas no conservan ni rastro de su dotación genética original.

Así, el éxito de la fusión radicó en la capacidad de aquellas ancestrales bacterias para contribuir con su hidrógeno a la prosperidad común. Sea como fuere, en su papel de socio cofundador de la extraña sociedad, que además se vio confinado dentro de su hospedador en una situación de dependencia en principio desfavorable, el ancestro de la mitocondria debió imponer ciertas condiciones que acarrearon trascendentales consecuencias para el nuevo linaje, definiendo las características esenciales de todos los eucariotas que hemos venido detrás. El uso de oxígeno en la respiración celular proporcionó a las nuevas células un suministro energético de potencia suficiente para posibilitar su crecimiento hasta proporciones gigantescas, y para incorporar un número creciente de orgánulos y estructuras internas como por ejemplo las que se aplicaron al desarrollo de la fagocitosis, dando inicio a la depredación con el consiguiente impulso evolutivo que ésta supuso.

Pero además la mitocondria fue la responsable de la aparición del sexo, un sistema de reproducción que no es tal de forma inmediata (digamos para ser exactos que es un sistema de procreación), sino más bien justamente lo contrario, si consideramos que la reproducción bacteriana consiste en la escisión de una célula para dar lugar a dos, mientras que el sexo consiste en la fusión de dos células para dar lugar a una; y también marcó el advenimiento de la muerte, desde la apoptosis celular o muerte programada, hasta la que invariablemente acaba con todas las criaturas complejas después de un periodo más o menos dilatado de envejecimiento, otro tributo a pagar por la disponibilidad de abundante energía generada desde el interior de cada una de nuestras células.

Todas estas cuestiones que tienen en la mitocondria su epicentro han sido desgranadas detalladamente por Nick Lane en dos libros fundamentales, Oxygen, the molecule that made the world y Power, sex, suicide. Mitochondria and the meaning of life, que lamentablemente, y como ocurre con tantos otros magníficos libros de divulgación científica, no han sido traducidos al español. A lo largo de sus páginas, Lane, partiendo de una concienzuda recopilación de datos y estudios, despliega una serie de argumentaciones con profundas implicaciones en el desarrollo de diversos campos científicos, desde la evolución biológica hasta la orientación de algunas disciplinas médicas como la geriatría, la oncología o la dietética. Y todo, no lo olvidemos, en torno siempre a la figura de la mitocondria, que deja de ser un mero orgánulo de las células complejas para aparecer como una presencia imponente dentro del mundo eucariota.

Merecerá pues la pena entretenerse en reflejar con cierto detalle algunos de los asuntos principales en relación a los temas tratados en estos dos textos llenos de ideas tan fascinantes y provocadoras como consistentes, y lo haremos en lo sucesivo mediante una serie de artículos que nos llevarán desde una revisión del papel del oxígeno en el curso de la evolución hasta la presunta conveniencia de suplementar la dieta con antioxidantes para minimizar el daño de los temidos radicales libres, pasando por la aparición del sexo (articulado en dos géneros; no uno ni tres ni diez, sino justamente dos, cuestión que también tiene su intríngulis), o de la ineludible condena al envejecimiento y la muerte que pesa sobre todos las criaturas eucariotas (o casi todas para ser más exactos; esta regla también presenta su excepción). La serie se distinguirá con un número ordinal correlativo añadido al final de los correspondientes títulos.

Nota: Nick Lane es un bioquímico y divulgador británico miembro del University College de Londres y fundador del Consorcio para la Investigación Mitocondrial de esta misma institución.

Fuente: eciencia

El rincón de la ciencia y la tecnología

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El biólogo japonés Yoshinori Ohsumi gana el Premio Nobel de Medicina

El biólogo celular japonés Yoshinori Ohsumi recibió el lunes el Premio Nobel de Medicina por sus descubrimientos sobre el modo en que las células reciclan su contenido, un proceso conocido como autofagia (término derivado del griego que significa “autoalimentación”).

“Este concepto surgió durante la década de 1960, cuando los investigadores observaron por primera vez que la célula podía destruir sus propios contenidos encerrándolos en las membranas, formando vesículas que son transportadas a un compartimiento de reciclaje llamado el lisosoma, donde son degradadas”, dijo el comité del Nobel al anunciar el premio.

En una serie de experimentos realizados durante la década de 1990, Oshumi utilizó levadura de panadero para identificar los genes esenciales de la autofagia, y empezó a examinar los mecanismos subyacentes del proceso.

“Los descubrimientos de Ohsumi condujeron a un nuevo paradigma en la comprensión de cómo la célula recicla su contenido”, dijeron los expertos del Nobel.

Las mutaciones de los genes de autofagia pueden causar enfermedades, y las interrupciones en el proceso se han relacionado con la enfermedad de Parkinson, la diabetes tipo 2 y el cáncer.

Ohsumi nació en Fukuoka, Japón, en 1945, y terminó su doctorado en la Universidad de Tokio en 1974. Tardó en definir su vocación. Se inició en química pero decidió que era un campo con pocas oportunidades.

Luego pasó a estudiar biología molecular. Pero su tesis de doctorado era tan compleja que no podía encontrar trabajo. Su asesor le sugirió una posición posdoctoral en la Universidad Rockefeller de Nueva York, donde estudió la fertilización in vitro en ratones.

“Fue muy frustrante”, le dijo Oshumi al Journal of Cell Biology, y explicó que luego comenzó a estudiar la levadura. Se convirtió en profesor asociado y estableció su laboratorio de investigación en 1988. A los 43 años hizo los descubrimientos que el comité del Nobel reconoció el lunes. Ohsumi ha sido profesor del Instituto de Tecnología de Tokio desde 2009.

“Todo lo que puedo decir es que es un gran honor”, declaró el científico en el Instituto de Tecnología de Tokio, según la emisora japonesa NHK. “Me gustaría decirle a los jóvenes que no todos tendrán éxito en la ciencia, pero es importante que afronten los retos”.

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Biología 1º de Bachiller: Los seres vivos y su organización

Animación de los niveles de organización

Otra de niveles de organización

Presentación bioelementos

Animaciónes de bioelementos y biomoléculas

Niveles de organización, bioelementos y biomoléculas

Más animaciones

Presentación Agua

Animación del agua

Vídeo del agua:


Presentación biomoléculasy niveles de organización

Enlace animación formación del enlace O- glucosídico (con voz)
Enlace peptídico (con voz)
Enlace sobre la desnaturalización de proteínas.
Enlace animación estructura proteínas.

Vídeo de las propiedades de las proteínas:

Animación formación  nucleósidos y nucleótidos.
Animación formación del enlace fosfodiéster.
Animación estructura del ADN.
Vídeo de la estructura del ADN:


Presentación Orgánulos

Presentación célula animal

Tamaño y forma de las células

Vídeo de la célula:


 Vídeo de la célula eucariota

Actividad interactiva de los orgánulos

Animación de la célula

Animación de la Mitosis
  Otra

Animación de la meiosis

Tejidos