Y yo quiero ser...Neurocitólogo
(Por
Rodrigo Martínez Maza)
Escucha música mientras lees, vete al final.
Algunas
palabras cuando las oyes por primera vez se guardan con una imagen. ¿Recuerdas
la primera vez que escuchaste la palabra célula? La primera vez que vi una
célula fue en mi libro de ciencias naturales donde se veía una ameba y un
paramecio. La primera parecía un huevo frito y el segundo un pepino peludo. Lo
que más me llamaba la atención de aquellos dibujos, era la enormidad de
componentes que tenían dentro. Nuestro profesor nos decía que
nosotros estamos hechos de células, de millones de ellas y que a pesar de tener
partes comunes, cada una tenía una profesión. Y lo más alucinante, ¡qué todas
provenían de una sola! Entonces, me resistía a pensar que estábamos hechos de
cosas tan feas y blandas que no se veían. Y tenía preguntas como ¿las plantas
que no se mueven, tienen células?, ¿las ballenas o elefantes tienen células mas
grandes?, ¿las bacterias y los virus son células?, ¿cuál es la más grande?, ¿y
las más pequeña?, ¿cuánto viven las células? Ahora mirando atrás uno recuerda
aquel momento como un punto de partida en el que se han enlazado otros para dar
significado a lo que me dedico ahora.
¿Qué es una célula?, ¿Por qué se llama célula?
Pero si eran
tan pequeñas que no se podían ver ¿cómo las descubrieron? A veces no basta con
mentes creativas y desafiantes para formular nuevas hipótesis; en ocasiones, es
necesario desarrollar una tecnología que permita probar estas hipótesis. Y esto
es lo que ocurrió con el descubrimiento de la célula. La invención del
microscopio facilitó la observación del mundo con una nueva perspectiva. Así,
el físico Robert Hooke reunió en un libro llamado Micrografía (1665), las
primeras observaciones con microscopio, donde se mostraban dibujos de tejidos
vegetales. En la corteza de árbol, observó espacios huecos o cámaras que le
recordaban a celdas de un monasterio, (refiriéndose a estos como cell) cuyo diminutivo en latín era cellŭla (celdilla). Ahora ya sabes de
donde viene el nombre de célula. Sin embargo, Hooke sólo se limitó a describir
lo que observó, nunca dijo cuál era el verdadero significado lo que había
visto. Mientras, los microscopios iban mejorando y se acumulaban observaciones
de este nuevo mundo microscópico en la que se describieron células sanguíneas,
espermatozoides y distintos animáculos. Tener a mano las tecnologías más
avanzadas no asegura nuevas ideas. Hubo que esperar casi 200 años hasta que dos
científicos alemanes Schleiden y Schwann en el año 1839 llegaran a afirmar que
todas las plantas y animales están formados células.
Todo organismo vivo está formado por células
A partir de
ahí, otros científicos moldearon la “doctrina celular” que se podría resumir en
cuatro ideas: 1) todos los organismos están formados por células; 2) las
células provienen tan sólo de otras preexistentes 3) las células contienen el material
hereditario y 4) en las células se producen las reacciones metabólicas del
organismo. Algo tan sencillo tardó esos doscientos años en concretarse. Si
miramos alrededor, hay organismos de una sola célula (uni-celulares) como las
bacterias o las levaduras y otros con varias células (pluri-celulares) como el
alga Tetrabaena con cuatro células,
el nematodo C. elegans (un tipo de gusano) con 959 células o con millones de
millones de células como en una ballena; y los dinosaurios ¿cuántas tendrían? y
¿nosotros? En nuestro caso, no está claro, lo único que podemos hacer es
aproximarnos a una cifra. Se estima que nuestro cuerpo puede estar formado
por unos 37 billones (37 multiplicado 1,000,000,000,000 de células, aunque
investigadores consideran que tenemos entre 5 y otros 200 billones ¿es que no
hay una cifra exacta como la del gusano? Por ahora no, pero esperamos que
alguien sea capaz de resolver el enigma. Y si hay tantas células ¿cuántos tipos
de células hay? Pues sólo se han descrito unos 200 tipos celulares, pero esto
no significa que se hayan descrito todos los tipos de células. Hay tipos celulares
de las que no sabemos nada y por ello en la actualidad un grupo de
investigadores (citólogos, bio-informáticos, clínicos, etc…) se dedican a crear
un atlas de las distintas células humanas que sirva de base para la investigación
y tratamiento para enfermedades. Si se considera a la célula como el organismo
de menor tamaño que puede considerarse vivo, ¿cuál es la mayor y menor célula
conocida? La más grande del ser humano es el óvulo femenino (lo siento, chicos)
con un tamaño de alrededor de 1 milímetro, y que puede ser visible sin
instrumentos (aquellos que tenga buena vista, claro) y en la naturaleza uno
pensaría igualmente que el huevo de la avestruz (con unos 15 centímetros),
pero… hay otros organismos con células más grandes, por ejemplo, las neuronas
de la jirafas, o las de los calamares gigantes que podrían alcanzar un tamaño
de 12 metros (80 veces más grande que el huevo de avestruz). ¿Y la más
pequeña? En nuestro cuerpo, la disputa
está entre las células granulares del cerebelo (4-4,5 micras) y los
espermatozoides (lo siento, chicas) con 3 micras, aunque recuerda que tiene una
cola llegando hasta las 25 micras. Pero las células más pequeñas conocidas son
las bacterias llamadas micoplasmas, con menos de una micra (alrededor de 0,3
micras) y con un peso similar a 8 mil millones de átomos de hidrogeno ¿Y un
virus? ¡Es aun más pequeño! Los virus aun siendo más pequeño que las bacterias,
son consideradas por la comunidad científica como organismos no vivos. Sin
embargo, este debate aun permanece y algunos autores consideran a los virus
como organismos en el límite de la vida. Serían como “zombies celulares”. Según
los puntos que hemos visto antes un virus presenta propiedades como las de las células,
como poseer información genética que le permiten reproducirse (provienen de
otros virus) y evolucionar por selección natural. Pero… no tienen metabolismo,
por lo que necesita para su supervivencia la maquinaria metabólica de una
célula. ¿Crees que esta discusión está cerrada? Se han descubierto unos virus
gigantes (llamados girus) que tienen un tamaño similar a bacterias pequeñas que
podrían descender de un antepasado muy primitivo de antes de que evolucionaran
las células eucariotas o incluso estar presente en los tiempos de LUCA, ¿quién
es LUCA? (viene del inglés, “last
universal common ancestor”), pues el primer ancestro común de todos los
organismos fosilizados y presentes. Todos estos hallazgos y discusiones hacen
que se presenten nuevas hipótesis que precisan nuevos datos que aclaren que
ocurrió en el pasado. ¿Te animas?
Célula equilibrista
Como te he
descrito, la diferencia entre los virus y las células, es que en las células se
producen las reacciones metabólicas. Seguramente ya conoces algunos de estos procesos
celulares, como la fotosíntesis, la síntesis de azúcares, etc… y a lo que se
dedican bioquímicos y biólogos moleculares; descubrir nuevas moléculas y la
función que desempeñan para permitir la supervivencia de organismos como
nosotros. No todo tiene que ser encontrar nuevas moléculas, hay muchas
moléculas cuya función se conoce pero es desconocida la relación con otras moléculas
o las vías celulares en las que participan. Pero para esto, no necesitas estar
metido en un laboratorio. Con los datos que ya se conocen, hay investigadores
que gracias a la potencia actual de la informática, se dedican a estudiar cual
sería el resultado de si cambio esto o aquello en una vía celular simulada en
nuestras computadoras. ¡Es la nueva biología molecular!, mezcla de
experimentación de laboratorio y tu ordenador. Todas estas reacciones
metabólicas mantienen al final las condiciones de la vida del organismo constantes, ya seas unicelular o tengas
billones de células, como nosotros. En nuestro organismo, cada segundo, se busca
mantener un equilibrio interno que lo aleje de situaciones de riesgo. Es lo que
llamamos homeostasis. ¿Y por qué este interés con el equilibrio celular? ¿Qué
ocurre cuando esto falla? Cuando este equilibrio falla, produce un mal
funcionamiento de la célula y hasta su muerte, y en organismos como nosotros la
aparición de enfermedades.
Fig. 1. ¡Es la nueva biología molecular!
La muerte celular es esencial
Entones, para
evitar enfermedades lo mejor es evitar que lleguen a morir las células ¿verdad?
En unos caso sí en otros, no. La muerte celular es un proceso normal en nuestro
organismo. Cada segundo, alrededor de 1 millón de células mueren en tu cuerpo
¿tantas? y ¿cuáles? Por ejemplo, las células de las paredes de tu intestino,
pulmones o células sanguíneas se renuevan continuamente. Esta es una de las
razones por la que es difícil saber el número exacto de células totales en
nuestro organismo. Entonces, ¿cuánto tiempo viven nuestras células? pues
depende del tipo de célula, si es una del tipo sanguíneo, no mucho, entre horas
y días otras, como las musculares unos 25 años, mientras que las células madre
o algunas de tus neuronas estarán contigo toda tu vida. Y ¿por qué mueren? Ante
un ataque físico o químico, las células aguantan el equilibrio hasta un punto
en el que no pueden más y se produce su muerte, pero lo habitual es que las
células antes de llegar a ese punto, inicien un programa de autodestrucción. Lo
has leído bien, todas las células de nuestro cuerpo tienen preparado un plan
para “suicidarse”. Si quitamos los accidentes ¿quién ordena este suicidio
celular? pues… tu propio cuerpo. Recuerda que somos organismos pluricelulares y
si, por el bien del grupo, es preciso la eliminación de unas células, ten
seguro que se sacrificarán. Las células tiene este sistema de autodestrucción a
punto. Por ejemplo, en el desarrollo de nuestro cuerpo se generan células que
en el futuro organismo, en la forma madura, ya no son necesarias. Cuando somos
fetos, nuestros dedos están unidos por una membrana de células (como en la pata
de un pato) que se elimina al nacer, dejando nuestros dedos separados. Nuestro cerebro
en desarrollo produce más neuronas de las que después quedan en el cerebro
adulto, siendo la conexión entre las neuronas lo que determina su
supervivencia. Y este suicidio ¿ocurre en todos los organismos?, y ¿en los
unicelulares también? Estos no tendrían por qué suicidarse ¿verdad? Aunque no
lo creas, este suicidio celular también se ha observado en organismos como en
bacterias, lo que indica que este proceso se inició muy temprano en la
evolución de la vida, si bien su finalidad, los mecanismos y elementos
(enzimas, señales, etc.) implicados aún no están claros y requieren nuevas
ideas. Y si se alteran los procesos de muerte celular ¿qué sucede? Cuando las
células cambian los mecanismos de control para evitar este suicidio, los
resultados finales pueden producir enfermedades como el cáncer o la autoinmunidad
(nuestro cuerpo se ataca a sí mismo). Pero, si la muerte de las células se
produce dónde y cuándo no debe, puede originar daños en el organismo como
enfermedades cardiacas o del sistema nervioso. Como ves, controlar el proceso
de muerte celular es importantísimo.
Mil maneras de morir y un entierro
No todas las
células se suicidan de la misma forma. Dependiendo del tipo celular o del daño
que sufra la célula, ésta responde para protegerse, pero si no puede, inicia
uno o varios programas de suicidio celular, como apoptosis, necroptosis,
paraptosis, autofagia, catástrofe mitótica, etc. Aún se discute cuales son las
características que definen a cada tipo de suicidio, pero es difícil, porque
las moléculas que lo desencadenan pueden participar en varios tipos distintos.
Así, cuando estudiamos estos procesos normalmente encontramos
un cadáver celular con un tarro de veneno, un puñal clavado, una soga, etc.… y
lo único cierto es que está muerta y… que tendrá un entierro. Sí, un entierro,
porque si no se eliminan correctamente sufriremos de nuevo enfermedades. En
este punto, te diré que hay dos tipos de investigadores que trabajan sobre la
muerte celular: los asesinos profesionales y los guardaespaldas. Los primeros
intentan eliminar sólo a aquellas células que se resisten a morir cuando
deberían hacerlo y no hacen más que generar problemas al organismo que lo
aloja, como en el cáncer.
Fig. 2. Suicidio Celular.
Una curiosidad
¿sabías que las ballenas o elefantes con mil veces más de células que nosotros
tienen menos riesgo de sufrir cáncer? Pero no toda célula que se resiste a
morir supone la formación de cáncer. Las células se pueden convertir en
zombies, que no se dividen pero que se niegan a morir, favoreciendo el
envejecimiento. Si eliminas estas células zombies, los animales rejuvenecen ¿es
este el futuro de la cosmética? Los guardaespaldas hacen lo contrario. Recuerda
que hay células, como neuronas, que necesitas toda tu vida y es muy difícil
sustituirlas, por eso hay que buscar la mejor forma de evitar que la célula se
suicide (enfermedades neurológicas). Cuando en un accidente tu sistema nervioso
se ve afectado, muchas células neuronales sanas, con el ambiente tóxico que se
genera tras el daño, se les ordena que se suiciden. De ahí nuestro esfuerzo
para desarrollar terapias moleculares que protejan solamente a las células sanas
del ambiente tóxico y evitar su suicidio. Pero para ello, necesitamos conocer
cuáles son las vías y elementos moleculares que producen estas muertes
programadas para ofrecer las mejores terapias y queda tanto por saber… ¿Te
animas?
Rodrigo Martínez Maza
Doctor
en Bioquímica y Biología Molecular
Grupo
de Neuroprotección Molecular
SESCAM, Hospital Nacional de
Parapléjicos
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