Cómo surgieron las células eucariotas

Ejemplos de eucariotas

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Con el descubrimiento de que hay dos tipos principales de células vivas (procariotas y eucariotas) se produjo una revolución en la forma de clasificar los seres vivos. Aunque (como suele ocurrir) los biólogos no se ponen de acuerdo en una clasificación única, a mí me parece muy razonable la siguiente:

1. Imperio procariota (bacterias). ADN libre en el protoplasma.
1. Reino eubacterias (bacterias verdaderas). Utilizan lípidos acil-estéricos.
2. Reino arqueobacterias (arqueas). Utilizan lípidos isoprenoidal-etéricos. Incluyen las sulfobacterias, metanobacterias y halobacterias.
2. Imperio eucariota (células con núcleo). ADN contenido en el núcleo. Tienen citoesqueleto.
1. Reino arqueozoos (eucariotas primitivos). No tienen orgánulos.
2. Reino protozoos (eucariotas avanzados unicelulares). Tienen orgánulos simbióticos.
3. Reino de los hongos.
4. Reino de  los metafitos (plantas).
5. Reino de los metazoos (animales).

El seguimiento de las noticias científicas en la prensa generalista

Ilustración de la noticia inicial

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A veces se acusa a la prensa generalista de abrir grandes expectativas sobre los descubrimientos científicos y olvidarse del asunto en cuanto la realidad echa el freno a esas expectativas. En otros artículos he criticado esta tendencia. Por eso ahora me alegro de poder presentar un ejemplo del seguimiento impecable de una noticia científica concreta, realizado durante una década por un medio de comunicación (el diario La Vanguardia).

La noticia inicial apareció el 9 de mayo de 2005 en las páginas 29 y 30 con los siguientes titulares:

Freno genético al cáncer de pulmón - Nuevos fármacos mejoran el pronóstico de pacientes que tienen mutado el gen EGFR.

El texto se hacía eco del descubrimiento de fármacos que actúan inhibiendo la acción de un gen (EGFR), del que una mutación nociva puede dar lugar a la aparición de un proceso canceroso (la multiplicación desordenada de las células afectadas).

A lo largo de los 10 años siguientes, esta noticia recibió el siguiente seguimiento en La Vanguardia:

El mundo de v>c

Albert Einstein

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En 1967, el físico Gerald Feinberg dio el nombre de taquiones (del griego tacus, rápido) a unas partículas hipotéticas cuya posible existencia había sido propuesta cinco años antes por otros investigadores. Los taquiones tendrían una propiedad única: se moverían siempre a velocidades mayores que la de la luz. Su comportamiento matemático no transgrediría las limitaciones de la teoría especial de la relatividad de Einstein, que prohíbe que los cuerpos con masa alcancen la velocidad de la luz. Desgraciadamente surgirían otros problemas.

La idea de la posible existencia de los taquiones fue abrazada con alborozo por los escritores de ciencia-ficción, para quienes parecía ofrecer la posibilidad de realizar viajes interestelares en tiempos razonables. Bastaría para ello con poner en práctica el siguiente procedimiento:

Sexo y especie, dos conceptos relacionados

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Categorías taxonómicas

La especie es la categoría taxonómica básica que sirve para clasificar los seres vivos. Las demás categorías (género, familia, orden, clase y phylum) se consideran artificiales y arbitrarias. La especie, en cambio, tendemos a considerarla como algo natural, evidente, parecida a un concepto cuando los objetos que éste representa son seres vivos. Pero no vamos a entrar aquí en el famoso problema de los universales, preguntándonos si los conceptos (y las especies) existen de verdad o si son meras construcciones de la mente humana.

La definición clásica de especie es esta: conjunto de seres vivos que comparten características comunes y son capaces de reproducirse entre sí, dando lugar a descendencia fértil. Se observará que se da por supuesto que los seres vivos en cuestión utilizan la reproducción sexual, porque si no la frase reproducirse entre sí no tendría sentido. Esto nos obliga a plantearnos si el concepto de especie debería estar restringido exclusivamente a los seres vivos con este tipo de reproducción, o si puede extenderse también a los que se reproducen de otra manera, como los procariotas y algunos eucariotas. Esta pregunta puede contestarse de varias maneras:

Cómo surgió la reproducción sexual

Cromosomas X e Y

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La reproducción sexual es la forma de reproducción más extendida entre los seres vivos eucariotas, que incluyen a los pluricelulares. Después de miles de millones de años de reproducción asexual entre los procariotas, que para compartir información genética intercambian plásmidos (pequeños fragmentos de ADN), apareció de pronto un nuevo tipo de reproducción. Hay que suponer que, si tuvo éxito, es porque presentaba alguna ventaja sobre el otro procedimiento.

La reproducción sexual puede definirse como la alternancia entre dos ciclos vitales para un mismo tipo de organismo:

• Ciclo haploide, en el que cada célula tiene una sola copia de cada cromosoma.
• Ciclo diploide, en el que cada célula tiene dos copias de cada cromosoma.

En los eucariotas, el ciclo haploide es siempre unicelular; el ciclo diploide puede ser unicelular (en los eucariotas unicelulares) o pluricelular (en los pluricelulares). Los individuos del ciclo haploide se llaman gametos.

¿Por qué llegó a establecerse esta alternancia? Se cree que pudo ser consecuencia de la alternancia entre dos medios ambientes diferentes. Las células haploides y las diploides no tienen las mismas propiedades. Por ejemplo, las diploides son más voluminosas, pues tienen duplicados muchos orgánulos, por lo que la relación de la superficie al volumen suele ser más grande que en la célula haploide (alrededor de 1,25 veces mayor). Como la absorción de alimentos por las células depende de su superficie, las haploides tienden a crecer más deprisa que las diploides.

Problemas pendientes en la historia de la vida

Gregor Mendel

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En un artículo anterior hablé del origen de la vida y de los problemas que plantea. Este es sólo el primero de los problemas pendientes que nos quedan en relación con la evolución, pues hay bastantes más, estamos muy lejos de saber explicar todo lo que pasó durante la historia de la vida.

La teoría de la evolución a través de la selección natural fue planteada inicialmente por Darwin y afinada por sus seguidores a medida que se descubrían fenómenos biológicos nuevos que iban resolviendo algunos de los problemas planteados desde el principio:

1.      Las leyes de la herencia (Mendel, 1865).

2.      Las mutaciones (Hugo de Vries, 1900).

3.      Las leyes de la genética (Thomas Hunt Morgan, principios del siglo XX).

4.      La teoría sintética de la evolución (Simpson, Dobzhansky y otros, hacia 1930)

5.      La transmisión de la herencia a través del ADN (Oswald Avery, 1944).

6.      La estructura del ADN y el desciframiento del código genético (Watson, Crick, Rosalind Franklin y otros).

7.      La teoría neutralista de la evolución (Motoo Kimura, 1968).

8.      La evolución en equilibrio puntuado (Stephen Jay Gould, 1972).

9.      Epigenética (principios del siglo XXI).

Rosalind Franklin

La maldición de Chalion: una novela de fantasía basada en la historia de España

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La maldición de Chalion, escrita por Lois McMaster Bujold, es una de las mejores novelas de fantasía de los últimos años. Pertenece a esa categoría rara, a la que también pertenecen El Señor de los Anillos de Tolkien, Perelandra de C.S. Lewis, Cántico a San Leibowitz de Walter M. Miller Jr. u Órbita ilimitada de Poul Anderson, que combinan una interesante trama de aventuras con importantes dilemas éticos y preguntas profundas sobre la naturaleza del hombre y de Dios.

En esta novela, tan hábilmente diseñada como su saga de Vorkosigan, Lois McMaster Bujold ha llevado más lejos los límites de la sub-creación, tal como la define Tolkien en su artículo On fairie stories. Nos presenta, no sólo un universo imaginario coherente, sino también un Dios extraño, que en lugar de tres personas tiene cinco, junto con importantes diferencias respecto al Dios del que normalmente hemos oído hablar.

Cazaril, el héroe, es claramente una figura de Cristo. Su muerte se convierte en la puerta entre los mundos, a través de la cual una de las personas divinas entra en el mundo de la materia para levantar la maldición de Chalion, una especie de pecado original. En cierto sentido, incluso, resucita. Este paralelo, sin embargo, no fuerza la lógica de la novela, sino que se incrusta en ella de forma natural. Se podría decir que ocurre al revés: la trama define el mensaje y hace que tome la forma apropiada para el mundo que describe, demostrando la maestría literaria de la autora.

Sobre el problema del mal

campo de concentración de Auschwitz

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En un artículo anterior sobre los himenópteros cazadores mencioné el problema del mal, también llamado a menudo problema del dolor, título del conocido libro de C. S. Lewis. Aquí quiero volver sobre este asunto, que aunque es más bien ético o filosófico, tiene también alguna relación con la ciencia, como se verá al final de este artículo.

Se distinguen dos tipos diferentes de problema del mal:

1. El mal humano, el que provoca el hombre. El campo de concentración de Auschwitz se ha convertido en el paradigma más mencionado.
2. El mal natural, el hecho de que los procesos naturales provocan mucho dolor al hombre y a otros seres vivos.

¿Está a nuestro alcance la inmortalidad?

Arthur C. Clarke

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En 1965 Arthur C. Clarke publicó un cuento corto, titulado Dial F for Frankenstein, que después se publicó en la colección The wind from the sun: stories of the space age. En ese cuento Clarke proponía el siguiente escenario:

Cuando todos los sistemas telefónicos mundiales queden conectados a través de satélites geoestacionarios, el número de componentes de dicho sistema será superior a la del cerebro humano. Como el sistema tendrá acceso a la información contenida en todos los ordenadores del mundo, que estarán conectados a la red, tendremos un sistema muy complejo provisto de una cantidad de información elevadísima. Si la consciencia surge de modo automático de un sistema como ese, dicha red de ordenadores conectados telefónicamente debería ser consciente y, al ser muy superior a cualquier cerebro humano, tomará el control de la Tierra.

¿Qué es la vida?

Saccharomyces cerevisiae

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Después de un siglo discutiendo sobre el origen de la vida, no estamos más cerca de saber lo que pasó. A mediados del siglo XX, cuando Stanley Lloyd Miller realizó el famoso experimento en el que obtuvo aminoácidos tras someter a descargas eléctricas una mezcla de metano, hidrógeno, amoniaco y agua, los científicos lanzaron las campanas al vuelo y anunciaron la inminencia de la fabricación de vida artificial en el laboratorio. Este tipo de previsiones suele pecar de optimista. En este caso lo fue.

La primera cuestión que se plantea es definir qué se entiende por ser vivo. Al considerar este problema con atención, se constata que existen seres que claramente están vivos y otros que sin duda no lo están. Nosotros, las plantas y los animales estamos vivos. Las piedras, el agua destilada, el dióxido de carbono, no lo están. En estos casos extremos no cuesta trabajo decidirse. Cuando Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) descubrió los microorganismos (levaduras, infusorios, bacterias, espermatozoides y glóbulos rojos) tampoco se dudó de que están vivos. Pero las cosas no siempre son tan sencillas.