{"id":30443690,"date":"2019-02-10T21:53:49","date_gmt":"2019-02-10T21:53:49","guid":{"rendered":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/?p=30443690"},"modified":"2019-02-10T22:02:46","modified_gmt":"2019-02-10T22:02:46","slug":"lynn-margulis-una-pionera-biologa-evolutiva","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/11-febrero\/2019\/02\/lynn-margulis-una-pionera-biologa-evolutiva\/","title":{"rendered":"Lynn Margulis, una pionera bi\u00f3loga evolutiva"},"content":{"rendered":"

Gloria Brea Calvo
\n<\/b>‘Con ciencia de mujer’<\/strong>: investigadores de la UPO nos hablan de sus cient\u00edficas de referencia
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\"Lynn
Lynn Margulis | Foto: NASA\/Bill Ingalls<\/figcaption><\/figure>\n

En nuestro laboratorio del Centro Andaluz de Biolog\u00eda del Desarrollo (CABD), un centro mixto de la Universidad Pablo de Olavide, el CSIC y la Junta de Andaluc\u00eda, intentamos entender algunas enfermedades poco frecuentes producidas por el funcionamiento defectuoso de las mitocondrias.<\/p>\n

\u00bfQu\u00e9 son las mitocondrias? Son estructuras especializadas en generar la energ\u00eda necesaria para realizar los procesos vitales, compartimentos subcelulares propios de las c\u00e9lulas eucariotas, las que forman organismos como t\u00fa o como yo, pero tambi\u00e9n como la levadura del pan o un lirio del campo\u2026Las c\u00e9lulas eucariotas (del griego eu<\/i>, \u2018verdadero\u2019 y karyon<\/i>, \u2018n\u00facleo\u2019) son aquellas que mantienen su material gen\u00e9tico en un espacio rodeado de membrana, el n\u00facleo. Este tipo de c\u00e9lulas contiene m\u00e1s compartimentos limitados por membranas, org\u00e1nulos especializados que separan entre s\u00ed diferentes conjuntos de reacciones bioqu\u00edmicas y que conforman la vida misma. Las c\u00e9lulas procariotas, al contrario, no tienen n\u00facleo ni otros compartimentos (aqu\u00ed hay excepciones, pero no vamos a hablar de ellas hoy) y todas sus reacciones vitales ocurren en un mismo espacio compartido. Siempre pongo el mismo ejemplo: es como si las c\u00e9lulas eucariotas fuesen una casa independiente y las procariotas un loft<\/i>. Bacterias y arqueobacterias son c\u00e9lulas procariotas. Las primeras c\u00e9lulas que poblaban la Tierra primitiva eran procariotas.<\/p>\n

Aunque a\u00fan los libros de texto no est\u00e1n actualizados, hoy sabemos que la mitocondria es una red din\u00e1mica e interconectada de t\u00fabulos de doble membrana. Cuando digo esto en clase siempre se oyen murmullos: \u201c\u00bfPor qu\u00e9 nunca nos lo han contado?\u201d – Caras de asombro-. \u201cSiempre nos han dicho que las mitocondrias tienen forma de habichuelita\u201d. Y as\u00ed es. Siempre lo le\u00ed as\u00ed en los libros de texto. Pero no, y el desarrollo de la microscop\u00eda confocal y de fluorescencia tiene mucho que ver con este descubrimiento.<\/p>\n

Desde el momento en que o\u00ed hablar de las mitocondrias, me fascinaron. Recuerdo que quien primero me habl\u00f3 sobre ellas fue mi profesora del instituto, Tere Mu\u00f1oz. Contaba la biolog\u00eda con tanta pasi\u00f3n que me fue imposible pasar por alto la belleza de esta ciencia. Y en eso creo que se debe parecer a la gran bi\u00f3loga estadounidense Lynn Margulis (1938-2011), una mujer entusiasta, \u00e1vida de conocimiento y revolucionaria. A pesar de ser un claro referente entre las bi\u00f3logas y bi\u00f3logos por su famosa y rompedora teor\u00eda de la endosimbiosis seriada (o simbiog\u00e9nesis), poco suele hablarse del resto de sus aportaciones, a\u00fan m\u00e1s controvertidas si cabe, como la teor\u00eda de Gaia.<\/p>\n

Su obra y todo lo que hay escrito sobre ella demuestran que era una mujer de mente abierta y curiosidad infinita, entusiasta y siempre dispuesta a argumentar y defender sus posiciones, para quien derribar teor\u00edas y repensarlas no supon\u00eda ning\u00fan problema. Su independencia lo impregnaba todo: trabajaba con unos pocos estudiantes y en un laboratorio muy peque\u00f1o, en parte por su resistencia a recibir financiaci\u00f3n gubernamental, ya que pensaba que ello da\u00f1ar\u00eda la integridad de su trabajo.<\/p>\n

\u00bfDe d\u00f3nde y cu\u00e1ndo surgieron en la evoluci\u00f3n los org\u00e1nulos? D\u00f3nde est\u00e1 el origen de los compartimentos, cu\u00e1les fueron los pasos evolutivos que dieron lugar a los eucariotas, son preguntas inquietantes de la biolog\u00eda celular que a\u00fan siguen sin estar completamente resueltas. Lynn Margulis supo dar una respuesta certera a algunas de las cuestiones centrales de este asunto, proporcionando predicciones concretas e hip\u00f3tesis verificables.<\/p>\n

Con su teor\u00eda de la endosimbiosis, Lynn Margulis explic\u00f3 el origen de mitocondrias y cloroplastos. Seg\u00fan esta teor\u00eda, hace miles de millones de a\u00f1os, en un mundo procariota altamente diverso, una c\u00e9lula procariota ancestral habr\u00eda fagocitado a otra c\u00e9lula (una \u03b1-proteobacteria) con capacidad de consumir ox\u00edgeno para degradar materia org\u00e1nica y obtener energ\u00eda \u00fatil. En contra de lo que habr\u00eda ocurrido normalmente, en esta ocasi\u00f3n, la bacteria fagocitada habr\u00eda sobrevivido intacta sin ser destruida. A lo largo del tiempo, habr\u00edan acabado haci\u00e9ndose esenciales la una para la otra, se habr\u00eda establecido una simbiosis. A\u00fan no est\u00e1n claras qu\u00e9 ventajas habr\u00eda acarreado en aquel momento esta novedosa asociaci\u00f3n, pero lo que s\u00ed es cierto es que acabar\u00eda dando origen a la rama evolutiva que despu\u00e9s derivar\u00eda en los animales, vegetales, hongos y protistas. En un evento posterior de endosimbiosis, una cianobacteria (bacteria con capacidad de utilizar la luz del sol para fijar carbono y sintetizar materia org\u00e1nica) habr\u00eda dado origen a los cloroplastos y esa rama evolutiva al reino de los vegetales.<\/p>\n

La idea de que en el origen de las c\u00e9lulas que forman nuestro organismo est\u00e9n las bacterias me sigue pareciendo alucinante. Actualmente, la Teor\u00eda de la endosimbiosis est\u00e1 ampliamente aceptada por la comunidad cient\u00edfica, pero no fue nada f\u00e1cil para Lynn, quien envi\u00f3 su trabajo a una docena de revistas antes de que fuese aceptado. Era una mujer perseverante y, sobre todas las cosas, confiaba en sus ideas. \u201cNo considero que mis ideas sean controvertidas \u2013dijo una vez en una entrevista-, considero que son correctas\u201d. El a\u00f1o pasado se cumplieron los 50 a\u00f1os de la publicaci\u00f3n del desarrollo de su teor\u00eda (On the origin of mitosing cells, Journal of Theoretical Biology<\/i>, 1967) en la que propon\u00eda que, junto a mitocondrias y cloroplastos, los flagelos eucariotas tambi\u00e9n ten\u00edan un origen procariota (recuerdo lo dif\u00edcil que me result\u00f3 en su momento encontrar esta referencia original porque en 1967 Lynn Margulis firmaba como Lynn Sagan).<\/p>\n

El rechazo que a\u00fan produce la idea de que los flagelos tambi\u00e9n tengan un origen bacteriano no desmerece en absoluto el m\u00e9rito de haber propuesto con detalle y en profundidad un mecanismo evolutivo que daba forma y rescataba las desterradas teor\u00edas previas, enunciadas por cient\u00edficos del siglo XIX y principios del XX, que ya hablaban de la simbiosis en el origen de las c\u00e9lulas eucariotas. Margulis supo hacer frente a la resistencia de la comunidad cient\u00edfica del momento a repensar los dogmas centrales de la biolog\u00eda. Fue objeto de duras cr\u00edticas e incluso ataques y mofas por parte de los neodarwinistas, quienes no pod\u00edan aceptar la idea de que la evoluci\u00f3n podr\u00eda haber ocurrido tambi\u00e9n por un mecanismo diferente a la acumulaci\u00f3n gradual de mutaciones aleatorias y la acci\u00f3n de la selecci\u00f3n natural. Lo que me parece m\u00e1s incre\u00edble de todo es que Margulis ideara esta teor\u00eda sin tener realmente conocimientos de biolog\u00eda molecular (las t\u00e9cnicas de secuenciaci\u00f3n de ARN o ADN a\u00fan no se hab\u00edan desarrollado, pero han sido t\u00e9cnicas clave en la demostraci\u00f3n de la certeza de su teor\u00eda).<\/p>\n

El proceso del origen evolutivo de las mitocondrias me parece tan intrigante como el mecanismo mediante el cual aquella bacteria ancestral ha llegado a convertirse en un complejo y din\u00e1mico sistema de t\u00fabulos que se extiende por toda la c\u00e9lula y que contiene cientos de copias de un material gen\u00e9tico muy reducido (ADN mitocondrial o ADNmt). \u00bfCu\u00e1les han sido las razones por las que la evoluci\u00f3n ha favorecido el establecimiento de este tipo de organizaci\u00f3n? El ADNmt guarda la informaci\u00f3n para solamente parte de las estructuras funcionales que operan en el interior del org\u00e1nulo; el resto de las prote\u00ednas necesarias para que las mitocondrias funcionen est\u00e1n codificadas en el ADN nuclear y para el correcto funcionamiento del compartimento, es vital una muy fina comunicaci\u00f3n entre los dos genomas. Cualquier fallo de coordinaci\u00f3n puede derivar en problemas en el funcionamiento celular y, por tanto, ser el origen de patolog\u00edas. C\u00f3mo los sistemas gen\u00e9ticos nuclear y mitocondrial se comunican es un tema enormemente atractivo y objeto de intensa investigaci\u00f3n en la actualidad, pero para m\u00ed no lo es menos el propio proceso evolutivo mediante el cual aquella bacteria ancestral y su c\u00e9lula hu\u00e9sped han acabado montando tal sistema de comunicaci\u00f3n.<\/p>\n

C\u00f3mo mitocondria y n\u00facleo se comunican es un tema central para entender las enfermedades en las que trabajamos en nuestro grupo de investigaci\u00f3n. Las deficiencias primarias de Coenzima Q (CoQ) son patolog\u00edas mitocondriales cl\u00ednicamente muy heterog\u00e9neas, que se caracterizan por la dificultad para producir este l\u00edpido esencial para el funcionamiento de las mitocondrias. La s\u00edntesis del CoQ en humanos depende de al menos 15 genes que est\u00e1n codificados por el ADN nuclear, pero que realizan su funci\u00f3n en la membrana mitocondrial interna. La mutaci\u00f3n o la falta de cualquiera de estos genes tiene como consecuencia un descenso en los niveles de CoQ. Muchos habr\u00e9is o\u00eddo hablar del CoQ por sus (supuestas) propiedades cosm\u00e9ticas, pero esta mol\u00e9cula tiene una funci\u00f3n mucho m\u00e1s trascendente que el retraso en la aparici\u00f3n de las arrugas de la piel. El CoQ est\u00e1 presente en casi todas las membranas de todas las c\u00e9lulas, pero su funci\u00f3n en la mitocondria es vital: es uno de los eslabones en la cadena de elementos que permite la conversi\u00f3n de la energ\u00eda que est\u00e1 almacenada en los alimentos en energ\u00eda \u00fatil para la c\u00e9lula. Como en cualquier cadena, la ausencia de un eslab\u00f3n, deriva en la perdida de conexi\u00f3n entre sus elementos y la imposibilidad de obtener energ\u00eda suficiente por parte del organismo. Las mutaciones en COQ4<\/i>, uno de los genes de s\u00edntesis de CoQ, provoca un descenso de los niveles de este l\u00edpido y reduce significativamente la capacidad de obtener energ\u00eda suficiente para realizar las funciones normales. Los \u00f3rganos que se ven principalmente afectados son aquellos en los que hay mayor requerimiento de energ\u00eda, t\u00edpicamente el m\u00fasculo, el cerebro, pero tambi\u00e9n los ri\u00f1ones o el h\u00edgado. Gracias a las t\u00e9cnicas de secuenciaci\u00f3n masiva, en los \u00faltimos a\u00f1os se van diagnosticando un mayor n\u00famero de deficiencias en CoQ por mutaciones en COQ4<\/i>. Aun as\u00ed, hoy d\u00eda solo hay 14 pacientes identificados en todo el mundo. La escasez de casos que estudiar y la alta heterogeneidad de los s\u00edntomas hacen que a\u00fan se siga careciendo de un diagn\u00f3stico diferencial r\u00e1pido y eficaz para esta enfermedad que en la mayor\u00eda de los casos es devastadora y mortal en el periodo perinatal. A\u00fan no sabemos qu\u00e9 hace exactamente COQ4, pero estamos seguros de que es esencial para la producci\u00f3n de CoQ. En el laboratorio estudiamos la fisiolog\u00eda de las mitocondrias de los pacientes con mutaciones patol\u00f3gicas en COQ4<\/i>, cultivando las c\u00e9lulas de los propios pacientes y generando modelos celulares que las mimetizan mediante la t\u00e9cnica CRISPR\/Cas9, descubierta por Francis M\u00f3jica y desarrollada por las pioneras Jenniffer Doudna y Emmanuele Charpentier, otras dos cient\u00edficas que bien merecer\u00edan un art\u00edculo por abrir caminos inexplorados y ser fuente de inspiraci\u00f3n para las generaciones que avanzamos en la senda de la ciencia, pero que dejaremos para otra ocasi\u00f3n.<\/p>\n

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Gloria Brea Calvo<\/b>, Departamento de Fisiolog\u00eda, Anatom\u00eda y Biolog\u00eda Celular
\nCABD, Universidad\u00a0 Pablo de Olavide. Sevilla<\/p>\n

\"11defebrero.org\"<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Art\u00edculo sobre Lynn Margulis de la cient\u00edfica Gloria Brea con motivo de la celebraci\u00f3n del D\u00eda Internacional de la Mujer y la Ni\u00f1a en la Ciencia.<\/p>\n","protected":false},"author":6,"featured_media":30412175,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[5778],"tags":[246,5833,336,517,5776],"class_list":["post-30443690","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-11-febrero","tag-biologia","tag-ciencia","tag-genero","tag-igualdad","tag-iniciativa-11-de-febrero"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/30443690","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=30443690"}],"version-history":[{"count":8,"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/30443690\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":30444333,"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/30443690\/revisions\/30444333"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/media\/30412175"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=30443690"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=30443690"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.upo.es\/diario\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=30443690"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}