¿Cuáles son los acontecimientos clave en la historia de su vida? ¿Qué acontecimientos han dado forma a la persona en la que se ha convertido? Tal vez incluyan eventos como:
Su nacimiento
El primer día de escuela
El día en que se graduó en la escuela secundaria, la universidad o la escuela de posgrado
Su primer trabajo
El día que se comprometió
El día que se casó
El día que nacieron sus hijos
El día que se jubiló
También hay acontecimientos clave en la historia de la vida en la tierra. Estos acontecimientos dieron forma a la biosfera de la tierra y explican por qué la vida tiene el aspecto que tiene hoy.
Uno de esos acontecimientos clave fue la aparición de las células eucariotas (o complejas). Las pruebas fósiles de las células eucariotas aparecen en la columna geológica hace unos 2.000 millones de años, y los marcadores químicos recuperados de la columna geológica sugieren que los eucariotas pueden haber estado presentes en la Tierra hace ya 2.800 millones de años atrás. La aparición de las células eucariotas allanó el camino para la aparición de organismos multicelulares complejos como hongos, plantas y animales.
Explicar el origen de las células eucariotas es uno de los principales problemas de investigación a los que se enfrentan los científicos de la vida. Por esta razón, este problema suscita un gran interés. Por ejemplo, un investigador de la Universidad de Oxford (Reino Unido) descubrió recientemente una importante pista que tiene que ver con el origen de las células eucariotas. Su trabajo explica por qué orgánulos como las mitocondrias tienen genomas que codifican un número reducido de proteínas, y la mayoría de los genes del orgánulo se encuentran en el genoma nuclear.1
A primera vista, este descubrimiento parece apoyar la principal explicación evolutiva del origen de las células eucariotas: la teoría endosimbiótica. Pero, tras una cuidadosa reflexión, queda claro que este trabajo también puede servir para apoyar un modelo radicalmente diferente del origen de los eucariotas que evoca la intervención de un Creador para explicar la génesis de Eukarya.
La teoría endosimbiótica La teoría endosimbiótica es el principal modelo evolutivo para el origen de las células eucariotas. (Los lectores que estén familiarizados con la endosimbiogénesis pueden saltar a Retos científicos de la endosimbiogénesis).
El botánico ruso Konstantin Mereschkowsky propuso inicialmente este modelo a principios del siglo XX y la bióloga Lynn Margulis lo desarrolló a finales de la década de 1960. En la actualidad, la teoría endosimbiótica se considera la explicación del origen de las células eucariotas. Según esta idea, las células complejas se originaron cuando se formaron relaciones simbióticas entre microbios unicelulares después de que las células bacterianas y/o arqueas de vida libre fueron engullidas por un microbio “anfitrión”.
Gran parte de los trabajos sobre la teoría endosimbiótica se centran en el origen de la mitocondria. En algunos aspectos, el enfoque en el origen evolutivo de este orgánulo se ha convertido en el emblema de la teoría endosimbiótica. Presumiblemente, el orgánulo comenzó como un endosimbionte. Los biólogos evolucionistas creen que, una vez engullido por la célula huésped, este microbio se instaló permanentemente, creciendo y dividiéndose dentro del huésped. Con el tiempo, el endosimbionte y el huésped se volvieron mutuamente interdependientes, ya que el endosimbionte proporcionaba un beneficio metabólico a la célula huésped, como el suministro de una fuente de ATP. A su vez, la célula huésped proporcionaba nutrientes al endosimbionte. Con el tiempo, el endosimbionte evolucionó gradualmente hasta convertirse en un orgánulo a través de un proceso denominado reducción del genoma. Esta reducción se produjo cuando los genes del genoma del endosimbionte se transfirieron al genoma del organismo anfitrión.
Evidencia de la teoría endosimbiótica Para los biólogos evolutivos, al menos tres líneas de evidencia refuerzan la teoría endosimbiótica:
La similitud de las mitocondrias con las bacterias. La mayor parte de la evidencia a favor de la teoría endosimbiótica se centra en el hecho de que las mitocondrias tienen más o menos el mismo tamaño y la misma forma que una bacteria típica, y tienen una estructura de doble membrana como las bacterias gramnegativas. Estos orgánulos también se dividen de una forma que recuerda a las células bacterianas.
ADN mitocondrial. Los biólogos evolutivos consideran que la presencia del diminuto genoma mitocondrial es un vestigio de la historia evolutiva de este orgánulo. Consideran que las similitudes bioquímicas entre los genomas mitocondrial y bacteriano son una prueba más del origen evolutivo de estos orgánulos.
La presencia del lípido único cardiolipina en la membrana interna mitocondrial. Este importante componente lipídico de las membranas internas bacterianas no se encuentra en las membranas de las células eucariotas, salvo en las membranas internas de las mitocondrias. De hecho, los bioquímicos consideran que la cardiolipina es un lípido característico de las mitocondrias y otra reliquia de su pasado evolutivo.
Retos científicos de la endosimbiogénesis A pesar de la impresionante colección de evidencia a favor de la endosimbiogénesis, esta teoría todavía enfrenta algunos obstáculos importantes —quizás incluso insolubles— que incluyen:
La explicación del origen del transporte de proteínas a las mitocondrias
La explicación del origen del transportador de ATP en las membranas mitocondriales
La explicación de la división de los lípidos en las membranas de las células eucariotas
(He detallado algunos de estos problemas. Vea los artículos que aparecen en la sección Recursos para profundizar).
Estos retos no invalidan necesariamente la endosimbiogénesis como explicación del origen de las células eucariotas. Algunos defensores del paradigma evolutivo argumentarían que estos problemas ponen de manifiesto la realidad de que el origen de las células eucariotas es un problema difícil que bien puede ser un misterio científico impenetrable. Es justo. Pero, a la luz de estas dificultades, nadie puede afirmar justificadamente que existe una explicación evolutiva bien establecida para el origen de las células eucariotas. No existe.
Por otra parte, estos problemas son lo suficientemente importantes como para alimentar mi escepticismo sobre la suficiencia total de los mecanismos evolutivos para explicar plenamente el origen, el diseño y la historia de la vida. También señalan el camino hacia explicaciones alternativas para la génesis de las células eucariotas que evocan la obra de una Mente.
Un modelo de creación para el origen de las células eucariotas Si bien muchos científicos de la vida consideran que las características compartidas entre las bacterias y las mitocondrias son una evidencia del origen evolutivo de este orgánulo, es posible proponer una interpretación diferente de sus características compartidas. En un modelo de creación, las homologías entre bacterias y mitocondrias se entienden como características de diseño compartidas.
Las preguntas por qué Para que un modelo de creación tenga credibilidad, debe responder a algunas importantes preguntas por qué, como:
¿Por qué orgánulos como las mitocondrias tienen genomas?
¿Por qué estos genomas son tan diminutos con respecto al número de genes que albergan?
¿Por qué la mayoría de los genes de los orgánulos se almacenan en el genoma nuclear?
Si un modelo de creación no puede ofrecer una justificación para estas características de las mitocondrias y otros orgánulos como los cloroplastos, entonces las características homólogas en las bacterias y las mitocondrias se explicarían mejor como evidencia de la descendencia común.
Pero hay una base lógica. Hay razones sólidas para explicar por qué los orgánulos tienen genomas diminutos y la mayoría de sus genes se almacenan en el núcleo. (Vea la sección de Recursos para profundizar.) Y ahora, las ideas recientes de Steven Kelly en la Universidad de Oxford se pueden agregar a estas razones.
Economía celular de los genomas mitocondriales Los orgánulos como las mitocondrias necesitan más de 1.000 tipos diferentes de proteínas para llevar a cabo sus operaciones. Pero sus genomas codifican menos de 100. La mayor parte de estas proteínas están codificadas por genes alojados en el ADN situado en el núcleo de la célula.
Estas proteínas organolépticas se producen en ribosomas situados en el citosol. Una vez fabricadas, las proteínas deben ser dirigidas al orgánulo (en este caso, la mitocondria) y luego ser importadas al orgánulo. Una vez importadas, las proteínas deben ser clasificadas para que lleguen a la ubicación correcta (la matriz, la membrana interna, el espacio intermembrana o la membrana externa) dentro de la mitocondria. Este proceso requiere energía y recursos celulares.
Sin embargo, Kelly descubrió que este conjunto de procesos gasta menos energía y recursos que si los orgánulos tuvieran genomas que codificaran su conjunto completo de proteínas.
Este inesperado descubrimiento tiene sentido a la luz del número de orgánulos que se encuentran en la célula. Por ejemplo, las células albergan decenas de miles de mitocondrias. Antes de que las células se dividan, deben duplicar sus mitocondrias para que las células hijas resultantes tengan suficientes de estos orgánulos para sostener sus demandas de energía. (Una de las funciones de las mitocondrias es producir energía para la célula. Por esta razón, las mitocondrias reciben el apodo de centrales eléctricas de la célula). Antes de que las mitocondrias se dividan, su ADN debe replicarse. La replicación del ADN también es un proceso que requiere mucha energía y recursos.
Todo esto se resuelve de la siguiente forma. Por el bien de la discusión, digamos que hay 50.000 mitocondrias en una célula. Si cada mitocondria tuviera un genoma completo, entonces cada gen mitocondrial tendría que replicarse 50.000 veces antes de que se produjera la división celular. Sin embargo, si estos genes estuvieran almacenados en el núcleo de la célula, sólo tendrían que replicarse una única vez para preparar la división celular. Esta gran discrepancia compensa con creces las necesidades de energía para seleccionar, importar y clasificar las proteínas de los orgánulos.
Las proteínas que se necesitan en gran abundancia en los orgánulos constituyen una excepción al ahorro de energía. En estos casos, el ahorro de energía que supone localizar sus genes en el núcleo se ve compensado por el costo de importarlas a los orgánulos. Resulta que las proteínas codificadas en los genomas mitocondriales (y en los genomas de los cloroplastos) son proteínas de alta abundancia.
Otras razones para codificar proteínas en los genomas mitocondriales Estudios anteriores también indicaron que las proteínas codificadas por los genomas mitocondriales son ricas en aminoácidos hidrofóbicos. Esta característica hace casi imposible que la maquinaria celular dirija estas proteínas a las mitocondrias. En su lugar, las proteínas suelen quedar “mal dirigidas” al retículo endoplásmico. La única forma de garantizar que las proteínas lleguen a la ubicación adecuada en las mitocondrias es codificarlas en el genoma mitocondrial y producirlas dentro del lumen de las mitocondrias.
Los investigadores también han aprendido que las proteínas codificadas en los genomas mitocondriales son las mismas que forman la cadena de transporte de electrones. (Este sistema bioquímico desempeña un papel central en la producción de energía.) Al codificar estas proteínas en los genomas mitocondriales, la célula dispone de un mayor control regulador sobre las mitocondrias, lo que la hace más versátil en respuesta a cambios de su estado energético. En otras palabras, una confluencia de factores —que se refuerzan mutuamente— explica la presencia y el reducido tamaño de los genomas organolépticos y la presencia de genes organolépticos en el genoma nuclear.
¿La mejor explicación? Trabajando desde el paradigma evolutivo, Kelly interpreta sus hallazgos como el descubrimiento de la “fuerza impulsora evolutiva” necesaria para reubicar los genes de los genomas endosimbióticos hacia el genoma nuclear durante el proceso de endosimbiogénesis.
Sin embargo, no basta con tener una fuerza impulsora evolutiva. Debe haber una explicación sólida de cómo evolucionó el sistema de transporte de proteínas para las mitocondrias y los cloroplastos. Como he argumentado anteriormente, la complejidad integrada del sistema de transporte de proteínas hace difícil pensar que el transporte y la clasificación de proteínas hayan podido evolucionar a través de procesos no guiados e históricamente contingentes.
También es notable pensar, desde un punto de vista evolutivo, que las presiones selectivas que dieron forma a los genomas mitocondriales están todas alineadas. Entre ellas se encuentran (1) el alto contenido en GC de los genes, (2) la gran abundancia de aminoácidos hidrofóbicos que componen las proteínas, (3) la función metabólica de las proteínas y (4) la abundancia organoléptica de las mismas.
¡Qué fortuito!
Desde mi punto de vista como bioquímico, los serios problemas científicos (tal vez incluso insolubles) a los que se enfrenta la teoría endosimbiótica y la elegante base lógica de las características mitocondriales tienen más sentido desde el punto de vista del modelo de la creación.
¿Podría ser que un Creador diera forma a la historia de la vida en la Tierra? La evidencia apunta cada vez más en esa dirección.
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