El origen de la célula eucariota

Por Cristian Aguirre

Es notable como muchos científicos pertenecientes a disciplinas vinculadas al ámbito de la evolución son capaces de sincerarse ante un publico especializado mostrando los misterios y enormes problemas del naturalismo evolutivo, mientras que ante el gran público se manifiestan absolutamente persuadidos que la demostración de la misma es un hecho zanjado. Ante este publico, a diferencia del especializado, ocultan toda información que pueda oscurecer dicha conclusión.

Podría citar varios ejemplos destacados, pero para el tema en cuestión me referiré al caso de Javier Sampedro, un brillante biólogo y actualmente periodista científico del diario “El País” de España.

Él publicó en dicho diario un artículo titulado: “El microbio original”. Como subtitulo aparece: “Tres genomas que constituyen a todos los animales”. Nótese bien: habla de 3 genomas.

Antes de proceder a citar algunos extractos de dicho artículo hay que explicar algunos conceptos. Existen 2 tipos de células en el mundo biológico: las procariotas sin núcleo y las eucariotas con núcleo. Las primeras son más sencillas con su ADN disperso en el citoplasma de su interior. Las eucariotas por el contrario tienen un núcleo en cuyo interior se aloja el ADN. Además contienen otros orgánulos tales como las mitocondrias en los animales y los cloroplastos en las plantas. Sus sistemas de transcripción del ADN en ARN también son diferentes siendo mucho más complejo el de los eucariotas.

Cuando se ha abordado el origen evolutivo de las novedades estructurales del eucariota con respecto al procariota se propuso que la misma habría surgido por simple evolución darwiniana, es decir, el mismo dogma de fe aplicado al resto de estadios de la evolución biológica. Sin embargo, ante el enorme desafío que esto supone surgió la teoría de la endosimbiosis serial de Lynn Margulis para explicar el origen de las mitocondrias y otros órganos intracelulares y Radhey Gupta extrapoló esta idea al origen del propio núcleo celular. Veamos cómo Sampedro lo sintetiza en su artículo:

“Un grupo reducido de científicos ha demostrado que al menos uno de los acontecimientos esenciales de la historia de la vida –la formación de la célula eucariota, el prodigioso autómata biológico del que están hechos todos los animales y plantas del planeta– ocurrió con relativa brusquedad y por un mecanismo esencialmente ajeno al gradualismo darwiniano: sumando los genomas completos de tres microbios. Los dos científicos que han encabezado ese descubrimiento discrepan sobre si ello implica una revolución en el seno de la teoría más fundamental de la biología.

Los biólogos Margulis y Gupta son dos rivales antes que dos colegas, pero sus descubrimientos combinados han demostrado que la célula eucariota se formó hace unos 1500 millones de años sumando los genomas de tres microbios”.

“Pero Gupta ha mostrado ahora que, aun dejando las mitocondrias a un lado, el mismísimo núcleo de la célula eucariota, es decir, su sacrosanto genoma, es también el resultado de una boda simbiótica entre otros dos microorganismos: una arqueobacteria y una bacteria común.

Los datos de Gupta, reconocido por sus colegas como el mejor evolucionista molecular del mundo, revelan incluso qué parte de nosotros proviene de cada uno de esos dos microbios. La bacteria común nos aportó los genes del metabolismo, la cocina de la célula que se dedica a romper en pedazos las moléculas que comemos y a montar los pedazos en nuevas combinaciones para suministrar los componentes que la célula necesita para vivir. Y la arqueobacteria aportó a la boda el software necesario para procesar la información genética: las funciones que permiten a los genes sacarcopias de sí mismos, y las que les permiten significar algo, es decir, traducir el orden de las letras químicas (bases) en el ADN en el orden de otro tipo de unidades (aminoácidos) en las proteínas, las máquinas microscópicas de la vida”.

¿Notan la diferencia?. Al principio habla de 3 genomas y luego terminamos con dos. ¿Que paso con el tercero? ¿Por qué no menciona el último?

He ahí el detalle y la muestra de como se puede ocultar información clave y mostrar un panorama ante el público general que el origen del núcleo celular es un asunto ya resuelto por Margulis y Gupta.

Veamos cual es el tercer genoma que no menciona en su artículo Sampedro y que, sin embargo, si lo menciona en su formidable libro titulado “Deconstruyendo a Darwin”. Si el lector puede conseguir o comprar este libro y leer los capitulos 3 y 4 encontrará un panorama muy diferente.

El capitulo 4 se titula precisamente: “Margulis no basta”. En este capitulo Sampedro, quizás pensando en un publico más selecto, plantea con lucidez y honestidad 3 enormes misterios que no los deja, como habría dicho Gould con relación a los paleontólogos, como un “secreto profesional” de la biología, sino que los expone con toda su crudeza.

Empieza señalando un mecanismo distintivo en las células eucariotas que no aparecen en la procariotas, el splicing. Este es un mecanismo complejo que se encarga de eliminar del ARN los segmentos no funcionales de un gen. Ello es necesario debido a que los genes de los eucariotas tienen una lectura interrumpida por numerosos intervalos llamados intrones que hasta hace muy poco se creían parte del “ADN basura” y que no tenían papel alguno en la síntesis de las proteínas. Los segmentos útiles en cambio se denominan exones y son unidos una vez expulsados los intrones para sintetizar las proteínas especificas. Para realizar esta complicada labor se requiere de la presencia de un complejo dispositivo molecular llamado spliceosoma, el mismo comprende de aproximadamente un centenar de proteínas y media docena de pequeñas moléculas de ARN.

El problema de esto es que ningún procariota tiene nada parecido a un spliceosoma. Si bien sus genomas también tienen intrones, el mecanismo de expulsión es diferente ya que el propio intrón tiene el código para sintetizar el ARN que le permite eliminarse del ARN útil del gen. Este mecanismo es mucho más simple que el del spliceosoma eucariota con su multitud de proteínas implicadas. Además del splicing la expresión genética de los genes eucariotas requiere de una maquinaria multiprotéica que se halla en el núcleo del complicado proceso transcripcional donde las maquinarias moleculares implicadas no son independientes, sino que comparten componentes con las otras en una asociación productiva semejante a una “factoría inmovilizada” en palabras de los biologos Tom Maniatis y Robin Reed. Esta circunstancia la expresa Sampedro del siguiente modo:

“El splicing no parece provenir ni de una molesta chapuza añadida secundariamente al esencial dispositivo de la transcripción, ni de un inevitable accidente al que la evolución encontró después la utilidad de la evolucionabilidad: el splicing está integrado hasta el cuello en el mismísimo centro lógico de la factoría para leer genes que utilizan todas las especies de protistas, hongos, plantas y animales, seguramente desde la mismísima invención de la célula eucariota”.

Ahora bien, si la célula eucariota procede de la fusión de una bacteria y una arquea, tal como lo propone la endosimbiosis, el genoma eucariota fundamental debería consistir en la suma de los genomas de la bacteria y arquea intervinientes en la fusión, sin considerar los genes redundantes. Dicho genoma resultante debería entonces coincidir con el genoma tipo de los eucariotas, pero resulta que no es así.

Hyman Hartman del MIT y Alexei Fedorov de la Universidad de Harvard hicieron una evaluación de este problema. Encontraron que el genoma eucariota fundamental está compuesto por 2136 genes. De dicho conjunto 1789 genes están presentes en cualquier bacteria o arquea, con lo cual podrían haber sido aportados por la endosimbiosis serial. Sin embargo, los otros 347 genes no tienen equivalentes en ninguna arquea o bacteria. ¿Para que sirven estos 347 genes?.

Además, la diferencia entre ambos tipos de células no concierne a la presencia o no de un núcleo. También se diferencian por la presencia de tres procesos esenciales y altamente complejos, que poseen todos los eucariotas y no posee ningún procariota: La endocitosis, el sistema de transducción de señales y la factoría del núcleo.

Al respecto Javier Sampedro concluye:

“Estas son las 3 marcas de fábrica de los eucariotas: los tres dispositivos complejos que todos los eucariotas comparten y que ningún procariota posee. Si la primera célula evolucionó por la simbiosis de dos (o más) células procariotas, cabria conjeturar que estos tres dispositivos complejos surgieron de la suma de partes más simples aportadas por los procariotas que intervinieron en la fusión, por más que el sistema sufriera con posterioridad toda clase de complicaciones y ajustes. Pero los análisis comparativos de Hartaman y Fedorov parecen fulminar esa hipótesis. Porque los genes necesarios para construir las tres marcas de fábrica eucariotas (la endocitosis, el sistema de transducción de señales y la factoría del núcleo) no parecen provenir ni de la bacteria ni de la arquea que intervinieron de la fusión: ¡Son precisamente los famosos 347 genes que comparten todos los eucariotas y que no están presentes en ningún procariota conocido! Para ser más exactos, de esos 347 genes exclusivos de los eucariotas, 91 están relacionados con la endocitosis, 108 con la transducción de señales y 47 con las máquinas del núcleo (la función de los 101 restantes se desconoce por el momento). ¿Que demonios pasa aquí?”.

Para resolver esto los investigadores antes citados sugieren la posibilidad de que dichos genes fuesen aportados por un tercer integrante en la fusión llamado cronocito.

Este es el tercer genoma que no menciona en el artículo de El País.

Sobre el mismo Sampedro afirma lo siguiente:

“Es indudable que esta hipótesis resuelve matemáticamente la paradoja. Pero también es verdad que parece muy traída por los pelos. Las bacterias y las arqueas han estado siempre y siguen estando por todas partes, pero del tal cronocito nadie tiene la menor noticia. Más aún si el cronocito era uno de los microbios que construyeron por simbiosis a la primera célula eucariota, es obvio que no podía ser un eucariota. Y si era un procariota ¿Para qué quería la endocitosis, el sistema de transducción de señales y, sobre todo, la factoría del núcleo? Demasiadas preguntas y demasiado difíciles de responder”.

Por último menciona como en el año 2002, un equipo de 38 investigadores de la empresa Cellzone presentó en la revista Nature los resultados de la primera búsqueda sistemática de máquinas multiprotéicas. Analizaron simultáneamente 1400 genes equivalentes a un tercio del genoma de la levadura Saccharomyces cerevisiae. Lo que encontraron fue sorprendente. Hallaron 1400 proteínas sintetizadas por los 1400 genes estudiados, pero no se trataban de proteínas que funcionen por cuenta propia, eran más bien los componentes de 232 máquinas multiprotéicas, teniendo la más sencilla 2 proteínas y la más compleja 83. También descubrieron que muchas proteínas eran a su vez componentes de otras máquinas multiprotéicas algunas de forma estable y otras de forma transitoria, tal situación llevo a decir a Cayetano González, investigador del Laboratorio Europeo de Biología Molecular, que “En una primera aproximación, toda la célula es una sola máquina”.

Al respecto Sampedro nos dice lo siguiente:

“Si la teoría de Margulis revelaba un punto débil con el problema del splicing, el descubrimiento de que la práctica totalidad de la célula es una macrofactoría compuesta de máquinas complejas y exquisitamente imbricadas multiplica el tamaño de este punto débil. En concreto lo multiplica por 232”.

Finalmente, a diferencia del tenor mostrado en el artículo, él reconoce:

“Sabemos que el paso evolutivo de los procariotas (arqueas y bacterias) a los eucariotas es la mayor discontinuidad en la historia de la tierra”.

Ahora cabe preguntar ante una evaluación tan clara de la imposibilidad de que surja un eucariota por medios naturales ¿Porqué Sampedro y otros evolucionistas no admiten la conclusión lógica a la cual lleva la evidencia, es decir, admitir que la célula eucariota como la procariota son una invención inteligente sin posibilidad de explicación naturalista.

Para el caso de Sampedro y otros cuya postura metafísica es atea resulta de necesidad tener la esperanza, o mas bien la convicción absoluta, de que se terminará encontrando una explicación a este extraordinario fenómeno dado que se acepta tácitamente a posteriori que no hubo ningún diseñador y tampoco ninguna creación. Si yo parto de estas premisas esta claro que jamás aceptaré admitir un diseño inteligente ni ningún argumento que lo refrende.

Para otros, que no comparten esta posición metafísica, puede bastar simplemente con el repudio a toda explicación no naturalista que viole el naturalismo metodológico. Pero el mismo no es una ley, es un prejuicio asumido para interpretar la emergencia de la complejidad funcional biológica que termina obstruyendo el camino hacia donde en verdad lleva la evidencia.

Mientras subsistan estos prejuicios sobre la interpretación de los hechos y fenómenos del mundo biológico difícilmente ese tema será resuelto. Es verdad que no debemos detenernos ante un fenómeno no explicado apelando con facilismo a un explicación sobrenatural. Sabemos de sobra el oscurantismo que ello ha conllevado en la historia, pero también es oscurantista irse al otro extremo y negar con obstinación un flagrante caso de creación ya sea por negar la existencia de un creador o por no querer abandonar al otro dios: el naturalismo.

Referencias:

1.Javier Sampedro. El microbio original. Diario El País de España.
http://www.pagina12.com.ar/2001/suple/Futuro/01-03/01-03-24/pagina2.htm

2.Javier Sampedro. Deconstruyendo a Darwin. Editorial Critica.2002.

9 Respuestas para El origen de la célula eucariota

  1. Sr. Cristian Aguirre

    Muy interesante su artículo. Quisiera hacer solamente una observación. Al leer pareciera que dijera que la mitocondría y cloroplasto se ubicaran en el nucleo de la célula, lo que es un error, ya que se encuentran en el citoplasma.

  2. Muy bien sr.Aguirre una vez más.
    Dice Sampedro “Sabemos que el paso evolutivo de los procariotas (arqueas y bacterias) a los eucariotas es la mayor discontinuidad en la historia de la tierra”.
    Yo veo que aun es mas discontinuo pensar que de una sopa primitiva salga materia viva ¿o será que ese dogmático materialista tiene algún escenario más adecuado en otros planetas o en una pan-espermia? ¿Qué dice ese experto?.
    Y mucha mas discontinuidad presenta en la historia de este planeta el hecho de que haya mentes autoconscientes que libremente se dediquen a interrogarse por sus orígenes. Esto es un salto mayor todavía que el “simple” tuti fruti de bacterias, arqueobacterias y ad-hoc-bacterias endosimbiontes (o lo que haga falta postular haciendo equilibrios punteados) .
    Desde luego que el neo-darwinismo es una religión que no debiera enseñarse como ciencia en ninguna escuela pública.

  3. Hay otro salto cualitativo en la historia de la vida que en mi opinion es insalvable para cualquier planteamiento naturalista: la aparición de los organismos multicelulares. Estos encierran el misterio de un proceso de desarrollo embrionario que implica un nivel o un grado de control informacional superior (y aún poco conocido) al de la mera síntesis proteica según el código genético tradicional.

  4. Estimado Felipe:
    Desde luego que este salto que dices es superior al que dice Sampedro. También está el brinco de un ser a-sexuado a una pareja sexuada en el mismo lugar y tiempo (ya se que habrá numerosas ingeniosas historietas darwinistas dando luz a esto, pero no me he topado con ellas ni molestado a buscarlas).

    Pero de una “simple” materia autoorganizada, a una autoconsciencia ya hay un salto ontológico que desborda los anteriores. El decir que es debido a una “emergencia” es poner al azar en los huecos.

    Feliz navidad

  5. Nora,

    Muchas gracias por notar el fallo. Quería decir además de otros orgánulos dentro de la célula no del núcleo. Ya he corregido el error, me falto el punto en ADN lo que daba pie a entenderlo de manera errónea.

    Saludos

  6. Felipe:

    De acuerdo a esta publicación, el surgimiento de colonias autorreplicantes a partir de organismos unicelulares como consecuencia de la presión selectiva producida por un depredador ha sido observada en el laboratorio.

  7. Gracias Roberto por el artículo.

    Lo investigadores del mencionado articulo hicieron un experimento en el cual una alga verde unicelular de nombre Chlorella vulgaris que no presenta ningún comportamiento gregario en condiciones normales se le sometió durante varias generaciones a la acción depredadora de un protozoo flagelado fagótrofo (que ingiere otra bacteria) llamado Ochromonas vallescia.

    En menos de 100 generaciones el alga verde desarrollo la capacidad de no desprenderse de sus células hijas de tal modo que formó grupos celulares del alga que, al permanecer unidos, presentan un tamaño tal que hace imposible ser fagotizados por el protozoo flagelado y de este modo pueden sobrevivir a este depredador.

    Como las agrupaciones demasiado numerosas hacen difícil el acceso a los nutrientes de las interiores, en 10 o 20 generaciones llegaron a un número óptimo de 8 células gregadas.
    ¿Es esto una propuesta verosímil de acceso a la pluricelularidad?

    Veamos. Lo que consiguieron los investigadores es seleccionar dentro de la variabilidad genética del alga unicelular la capacidad de conservar unidas, en lugar de dispersarse, las células hijas como medida eficaz de protección ante la acción depredadora. Sin embargo, este es un ejemplo de acción gregaria más no de especialización celular.

    Muchos animales adoptan formaciones gregarias como medida para protegerse de los depredadores. En estos casos los ejemplares que quedan aislados por ser demasiado jóvenes, viejos o enfermos terminan siendo cazados porque no permanecieron en el grupo protector. Del mismo modo esta alga fue seleccionada genéticamente en el experimento a adoptar la misma estrategia que en efecto funciona en otros casos del mundo biológico. No obstante, está a años luz de presentar un caso verdadero de organización pluricelular.

  8. Roberto

    Como se lee con claridad en el articulo que adjuntas sobre la endosimbiosis. Tanto para el caso de estos científicos japones mencionado en el artículo, así como de otros anteriormente realizados, el escenario se circunscribe a la incorporación de orgánulos tales como las mitocondrias y los cloroplastos. NO DEL NUCLEO CELULAR. El núcleo precisa de profusa información para las funciones de la endocitosis, el sistema de transducción de señales y las maquinarias multiproteicas que contiene. Los 347 genes del pretendido “Cronocito” propuesto por Hartman y Fedorov que nunca nadie ha encontrado y que realizan estas funciones no son explicables por endosimbiosis dado que de existir el cronocito ya no sería procariota, sino un eucariota en toda regla y nueva mente volvemos a empezar. Si observas en el post no he hablado del origen de los orgánulos, he hablado del núcleo celular como componente principal, aunque no único de la célula eucariota. En este sentido el caso aludido, así como otros similares de propuestas posibles de endosimbiosis de orgánulos no sirven para refutar lo tratado en este post.

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