NeoFronteras

El sacrificio de las células de levadura

Área: Biología — lunes, 10 de diciembre de 2012

Las células madre inyectan mitocondrias en sus descendientes para garantizar su supervivencia, pero a costa de su propia vida.

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Hay muchos ejemplos en el mundo animal de cómo las madres se sacrifican por la salud y seguridad de su descendencia. Las osas polares pasan hambre por sus crías, los delfines hembra no duermen e incluso algunas arañas sirven de primer alimento con sus cuerpos a las arañitas que nacen de sus huevos. Incluso algún macho sirve de comida a la hembra justo después de la cópula para que ésta pueda procrear con mayor éxito. Este tipo de comportamiento se puede explicar si usamos la hipótesis del gen egoísta de Dawkins, pues en estos ejemplos la transmisión exitosa de los genes está por encima de los individuos.
Ahora unos investigadores de la Universidad de Califonria en San Francisco descubren que este acto de sacrificio también se da entre las levaduras.
Saccharomyces cerevisiae es una levadura (un hongo) que nos solamente nos proporciona pan y cerveza, sino que es uno de los modelos de laboratorio favoritos de los biólogos, junto a la mosca de la fruta, el nematodo C. elegans, la bacteria E. coli y la planta A. thaliana. Esta levadura es muy estudiada en todo el mundo, por lo que este nuevo resultado es sorprendente.
Las células de Saccharomyces cerevisiae, además de reproducirse sexualmente, se pueden reproducir asexualmente por gemación mediante la formación de yemas sobre la superficie celular. Luego cada una de esas yemas termina desprendiéndose y funcionando como un ser independiente. Estos investigadores han descubierto, gracias al uso de sofisticadas técnicas de microscopía, que la célula madre, para asegurarse la buena salud de estos descendientes, inyecta una carga extra de mitocondrias en ellas. Recordemos que las mitocondrias son unos orgánulos que se encargan de producir la energía en el interior de las células y que hace miles de millones de años fueron incorporados por endosimbiosis.
Las células de levadura, al igual que toda célula, necesitan de las mitocondrias para poder sobrevivir, así que cuando la célula madre inyecta mitocondrias en sus descendientes está garantizando la buena salud de ellos a costa de la suya. Esta inyección de mitocondrias se realiza gracias a una red de proteínas y a un motor molecular.
La sorpresa fue encontrar que esta inyección de mitocondrias no se paraba justo cuando la cantidad de estos orgánulos en los descendientes eran los justos, sino que continuaba, incluso aunque eso pusiera a la célula madre en riesgo de muerte.
Las mitocondrias también se reproducen en el interior celular, pero lo hacen al azar, así que era de esperar encontrar menos en las yemas que en la célula madre. Pero encontraron lo opuesto. Además, en cada generación la célula madre proporciona la misma cantidad de mitocondrias a sus descendientes, por lo que cada vez tiene menos para sí misma. Al final la célula madre de levadura dará demasiadas mitocondrias de tal modo que no le será posible seguir viviendo. Al cabo de 20 generaciones la mayoría de las células madre han muerto. Sin embargo, los mutantes que son más egoístas con sus mitocondrias viven mucho más.
En el proceso clásico de división celular por mitosis es de esperar que cada célula hija obtenga la mitad de las mitocondrias. Pero no todas las células se dividen igual. Algunas veces se dividen en dos células pero de comportamientos distintos, como en algunas células cancerosas. Hay una corriente en biomedicina que sugiere que el movimiento de las mitocondrias durante la división celular puede proporcionar pistas sobre determinados aspectos de la biología del cáncer.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3983

Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.
Fotos: Eye of Science/SPL, Cell.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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9 Comentarios

  1. Miguel Ángel:

    Hay que enterrar por completo la antigua idea de que la mitosis origina dos células idénticas entre sí e iguales a la madre, la noticia es un buen ejemplo y el último párrafo es oportuno.

    Hace no mucho ví un documental muy interesante, habían usado marcadores en el ADN para ver cómo se repartían las mutaciones de la madre entre las dos células hijas: hallaron que si había dos mutaciones en el ADN de la madre, en el momento de hacer la mitosis no se reparte una para cada célula hija, sino que una de las hijas se lleva las dos mutaciones en tanto que la otra queda libre de ellas.
    Esto parece tener cierta “lógica” evolutiva porque así tendremos una célula libre de mutaciones mientras la otra podrá sobrevivir (o no) según la índole de las dos mutaciones que ha heredado, ocasionalmente es posible que alguna de esas mutaciones pueda resultar positiva. Si se repartiese una mutación en cada hija el resultado podría ser que las dos hijas resultasen inviables…sería una buena explicación para entender el motivo por el cual se ha impuesto este tipo de reparto genético.

  2. tomás:

    No digo que no, pero me recuerda la historia del labrador chino, ese al que se le escapa el caballo y ante la condolencia de sus vecinos les responde: ¿mala suerte?, ¿quien sabe?. Supongo que lo conoces, amigo Miguel Ángel. Si no es así ya te lo contaré.

  3. r:

    Totalmente de acuerdo con la idea de olvidar de una vez por todas esa creencia de que en mitosis las células hijas son idénticas a su progenitora.
    La explicación tentativa de Miguel Ángel acerca del reparto desigual de mutaciones entre las dos células hijas me recuerda el “principio de mínima acción” que según Neofronteras en la noticia del 10/12/2012 se emplea en la solución de algunos problemas en Física, pero yo supongo que en el caso de la Biología diríamos que solo una célula hija se lleva las dos mutaciones “porque es el modo más eficiente” de conseguirse una buena descendencia.
    Saludos.

  4. tomás:

    “r” lo afirma: “porque es el método más eficiente”. Miguel Ángel prácticamente lo dice o, como mínimo lo insinúa.
    A mi no me parece suficiente razón. Pero si, estadísticamente ello se comprueba, habrá que encontrar el proceso químico por el que sucede. Eso no invalidaría las observaciones mencionadas, pero les daría base científica sólida. Realmente si dos mutaciones son perniciosas y ambas son heredadas por un solo descendiente, la especie no empeora, puesto que el desafortunado va desapareciendo. Si una es positiva y otra negativa puede ser que lo positivo supere o no en beneficio al perjuicio de lo negativo. Si la diferencia en positivo supera la normalidad, esta pareja de mutaciones, tendrá ventaja evolutiva.
    En resumen que habrá que deducir una vez que se pruebe. El resto es sólo suposición, razonable, pero suposición. Hay que escoger mutaciones, provocarlas quizá y probar con seres de rápida reproducción.
    Ya sé que eso es difícil. Y, ciertamente, me gustaría que tuvieseis razón.
    Un fuerte abrazo para ambos y enhorabuena -no sé si por emitir- o por ser de los primeros en defender esa nueva teoría.

  5. r:

    En realidad el crédito es todo de Miguel Ángel pues solamente mencioné mi parecer de la explicación que él da. Ahora bien, no creo, estimado tomas, que tal explicación tenga algo de nuevo ya que mucho se ha hablado de una hipótesis de optimización según la cual los seres vivos emplean comportamientos que son los más adecuados para su objetivo, ahí tienes el caso del sacrificio de las células de levadura en esta noticia, las aves que se alimentan de almejas de mediano tamaño dejándolas caer de una altura de 5 m, el hecho de que muchas aves permitan a sus hijos competir hasta la muerte, esto por citar algunos ejemplos.

    Pero -parafraseando a Carl Sagan- si concuerdo contigo que una hipótesis así exige una prueba extraordinaria y sin embargo, el científico serio nunca dirá que esa es una hipótesis cierta sino una que hasta el momento ha resistido las pruebas.

    Saludos.

  6. Miguel Ángel:

    No olvidemos que la inmensa mayoría de las mutaciones resultan perniciosas, sólo una de cada 1000 supone alguna ventaja o mejora. Aunque he hablado de células, creo recordar que el estudio estaba hecho con bacterias, pero no tiene mucha relevancia porque lo que estamos tratando es cómo se repraten las mutaciones en una mitosis.

    Haciendo un análisis, vemos que sólo cabe cada una de las bacterias hijas se lleve una mutación o que una se lleve las dos y la otra quede libre.

    -Si ambas mutaciones son perniciosas y se reparten una para cada bacteria, hemos llegado a un resultado final en que todos los descendientes son puestos en circulación con una minusvaloría: tienen menos posibilidades de sobrevivir y llegar a dividirse a su vez.

    -Si ambas mutaciones son perniciosas y las hereda una sóla bacteria, la otra queda libre de ellas y no tendrá ningún handicap para sobrevivir y dividirse mas tarde, y si no desarrolla nuevas mutaciones en unas cuantas generaciones su descendencia será 100% viable. La que ha heredado ambas mutaciones lo tendrá más complicado.

    (sigo)

  7. Miguel Ángel:

    -Si una de las mutaciones es perniciosa y la otra positiva (situación que se da en uno de cada 500 casos), podríamos pensar que aquí el reparto falla, pero ya veremos que no es así a medio plazo:
    Si se repartiese una mutación en cada bacteria obtendríamos una bacteria con una minusvaloría y otra bacteria “mejorada”: pero los descendientes de la bacteria mejorada acabarán desarrollando nuevas mutaciones en el transcurso de una cuantas generaciones, y éstas seguirán siendo perniciosas en el 99.9% de los casos: las bacterias que tengan dos mutaciones las seguirán repartiendo entre las dos hijas, con lo que volvemos al primer supuesto del mensaje anterior.

    Si las dos mutaciones se las lleva una de las hijas, volvemos a tener una bacteria libre de mutaciones que se puede dividir sin problemas hasta que aparezcan nuevas mutaciones.
    La otra bacteria ha heredado una mutación perniciosa y otra positiva, está en un caso similar al del segundo supuesto del mensaje anterior: en el documental no especificaban lo que ocurre con los descendientes de las bacterias que heredan la dos mutaciones (sean ambas perniciosas o una de ellas positivas), así que ignoro la cuestión de si logran dividirse y se mantiene el mismo tipo de reparto, en cuyo caso podrían originar un 50% de descendientes libres de mutaciones de nuevo y un 50% con las dos mutaciones.

    -El supuesto de que ambas mutaciones sean positivas sólo ocurre en 1/1000000 de casos, y el análisis sería el mismo que en el punto anterior.

    Como siempre, decir que académicamente no deberáimos hablar de “mejoras”, “minusvalorías” u “optimización” (como dice “r”), simplemente se imponen las razones matemáticas.

    -El supuesto de que ambas mutaciones sean positivas sólo se da en uno por cada millón de casos

  8. r:

    Cierto, tal y como Neofronteras lo ha dejado muy claro una, y otra y otra vez “la evolución en sí no es progreso ni mejora, es solamente cambio”. Es nuestro mundo tecnológico el que nos hace creer erroneamente que en la naturaleza las especies al igual que los productos y aparatos que utilizamos todos los días experimentan “mejoras”, “minusvalorías”, “optimización” etc.

    Saludos.

  9. tomás:

    No olvido que la mayoría de las mutaciones son perniciosas, amigo Miguel Ángel. Si así no fuera la evolución tendría un ritmo mucho más veloz. En realidad, toda la evolución se basa en mutaciones. Pero el hecho de que mutaciones perniciosas sean superadas por otras beneficiosas en un mismo individuo es algo manifiesto en muchas especies -y ahora me refiero ya tanto a unicelulares como a seres superiores-.
    Sea el ejemplo de los Alces, cuya descomunal cornamenta es un indudable inconveniente por su gran dimensión y peso que forzosamente les hace más vulnerables y sin embargo el hecho de ser más exitosos en la reproducción hace que ese problema sea superado. Lo mismo sucede con el pavo real. Así que esa cuestión debe existir.
    Un abrazo.

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