Cuando empecé a escribir para Evolution News en 2005, nos vimos abrumados por los medios de comunicación que informaban erróneamente sobre el diseño inteligente y la evolución. De hecho, esta fue una de las razones originales para lanzar Evolution News: verificar y criticar la cobertura de los medios de comunicación. Sin embargo, de vez en cuando es bueno destacar las historias de los medios de comunicación que hacen un buen trabajo de cobertura de la ciencia.
© David S. Goodsell/New York MagazineJCVI-syn3A, la "célula mínima", es un modelo base diseñado para la expansión.
El artículo explica que los biólogos están empezando a "comprender la extrañeza de la zona [dentro de la célula], más grande que los átomos pero más pequeña que las células, en la que existe la maquinaria de la vida", señalando además que "son las proteínas las que dirigen el mundo celular, desencadenando reacciones químicas, enviando señales y autoensamblándose en máquinas biológicas".
Un problema para los biólogos
Pero hay un problema que los biólogos se han planteado durante mucho tiempo: ¿cómo encuentran las proteínas otras proteínas dentro de la célula con las que se supone que deben interactuar y combinarse para formar estas "máquinas biológicas" o realizar las reacciones bioquímicas necesarias? El artículo explica que se pensó que la solución era el movimiento browniano aleatorio en las células, en el que las moléculas suspendidas en un medio líquido experimentan movimientos aleatorios dentro de un espacio contenido y acaban encontrando a sus homólogas. Así es como lo expresa el artículo:
Durante décadas, los biólogos habían asumido que la actividad en el citoplasma era esencialmente aleatoria; el mundo celular se agitaba con una velocidad tan espectacular que las proteínas adecuadas acabarían chocando entre sí.Se creía que el movimiento browniano garantizaba que, en un tiempo razonable, las proteínas y otras moléculas bioquímicas encontrarían sus socios químicos necesarios e interactuarían o se autoensamblarían para producir cualquier estructura o vía que se necesitara. Pero los nuevos descubrimientos han cambiado esta forma de pensar. De nuevo, del artículo:
Pero resultó que algunas moléculas del citoplasma no circulaban al azar. Se arremolinaban de forma que reunían a las partes relacionadas. Supongamos que en una reacción importante intervienen cinco proteínas de un total de diez mil; las cinco tienden a estar alrededor unas de otras, atraídas sin ton ni son. (A veces tenían regiones flexibles que ejercían una atracción mutua, y que se habían perdido en las imágenes hechas de las proteínas cuando estaban en forma cristalizada). Brangwynne y otros descubrieron que, en las condiciones adecuadas, los grupos de proteínas podían "separarse en fase", como las burbujas de aceite en un aliño de ensalada, formando estructuras. Desde hacía décadas, los investigadores sabían que las reacciones bioquímicas complejas solían producirse más rápidamente en las células vivas que en los tubos de ensayo. Ahora saben por qué: las condiciones de una célula viva, similares a las de una lámpara de lava, permiten a las sustancias químicas aprovechar las sutiles fuerzas de atracción con mayor eficacia que en el entorno más suelto y uniforme de un tubo o una placa. Hace tiempo que imaginamos una chispa de vida, pero la clave podría estar en la estructura física del citoplasma.El "problema de Humpty Dumpty"
La estructura física del citoplasma es, por supuesto, un aspecto importante de la célula que existe fuera del ADN. Es una forma de condiciones estructurales iniciales que llevan efectivamente información extragenética que es clave para la organización y la función celular. Según el artículo de The New Yorker, también es clave para entender el enigma de lo que los biólogos han llamado el "problema de Humpty Dumpty".
Este concepto se resumió en el libro de texto The Design of Life, donde el biólogo Jonathan Wells y el matemático William Dembski escriben sobre un experimento real que pone a prueba la idea del ensamblaje no guiado y casual de una célula. En primer lugar, se coloca una célula viva en un tubo de ensayo lleno de los nutrientes adecuados. A continuación, se pincha la célula con una aguja estéril para que su contenido se derrame en la solución. El tubo de ensayo contiene ahora todos los materiales necesarios para la vida, no sólo los aminoácidos, sino las proteínas completamente ensambladas. Sin embargo, incluso con todos los materiales adecuados presentes, la célula no puede volver a ensamblarse a sí misma. Como dice Wells en el libro de texto, los investigadores del origen de la vida "han tenido un éxito espectacular a la hora de recomponer a Humpty-Dumpty".
El artículo del New Yorker también hace referencia a los fracasos en la resolución del problema de Humpty Dumpty, y explica cómo la falta de una estructura física del citoplasma en la "célula reventada" ayuda a explicar por qué los investigadores nunca pudieron volver a ensamblar una célula en un todo funcional, incluso cuando todas las "partes" necesarias estaban aparentemente presentes:
Esta nueva comprensión ha empezado a abrir puertas. En 2017, Glass ayudó a fundar el consorcio Build-a-Cell, un comité de dirección para cientos de laboratorios que intentan construir una célula funcional desde cero. Los investigadores del consorcio comenzaron a combinar partes no vivas -proteínas, ribosomas, ARN y otras construcciones moleculares- en membranas que se asemejaban a las células, con la esperanza de que la mezcla cobrara vida expresando genes, haciendo trabajo metabólico y, eventualmente, dividiéndose. Drew Endy, profesor de bioingeniería de Stanford y uno de los cofundadores de Glass, describió al grupo como un intento de resolver el problema de Humpty Dumpty: ¿podrían las partes formar un todo? Estas células artificiales podrían utilizarse como fábricas vivas para la producción de biocombustibles o fármacos, o como lugares hipereficientes de fotosíntesis artificial. Pero aunque las partes adecuadas están ahí, ninguna ha cruzado la frontera de lo no vivo a lo vivo. El grupo de Endy estaba experimentando con ingredientes ligeramente diferentes; si eso fallara, el problema podría estar en cómo están dispuestos físicamente. [Énfasis añadido.]En otras palabras, nunca se podría generar una célula simplemente con la presencia de las partes adecuadas. También se necesita un citoesqueleto con la forma adecuada que pueda organizar esas partes de manera que permita que las reacciones y las vías procedan de manera que la célula se mantenga viva.
Palabras vacías a la Evolución
El artículo del New Yorker habla de labios para afuera de la evolución , afirmando que "El cuerpo humano contiene células cerebrales y células de las uñas, células sanguíneas y musculares, y docenas de especies de bacterias unicelulares. Cada una ha sido moldeada para adaptarse a su nicho por eones de evolución". Pero esta idea es incoherente con las implicaciones del informe de que no son sólo las partes las que se necesitan para que una célula exista. Por supuesto que las partes son necesarias; son necesarias, pero no suficientes para una célula viva. También es necesaria alguna organización aparte de esas partes. Así, lo que este artículo señala con acierto es que las partes también deben organizarse adecuadamente en una disposición física en la que la "estructura física del citoplasma" garantice que las moléculas adecuadas se encuentren entre sí para fomentar las reacciones celulares que la célula necesita.
La importancia de la arquitectura física para la viabilidad de cualquier célula añade una elegante dimensión de complejidad irreductible a las operaciones celulares y un importante obstáculo a los modelos químicos naturales y no guiados para el origen de la vida.
Casey Luskin es el Director Asociado del Centro de Ciencia y Cultura. Es geólogo y abogado con títulos de posgrado en ciencias y derecho, lo que le permite conocer las dimensiones científicas y jurídicas del debate sobre la evolución. Es doctor en geología por la Universidad de Johannesburgo y licenciado y diplomado en Ciencias de la Tierra por la Universidad de California en San Diego, donde estudió ampliamente la evolución tanto a nivel de postgrado como de licenciatura. Es licenciado en Derecho por la Universidad de San Diego, donde centró sus estudios en la ley de la Primera Enmienda, la ley de educación y la ley medioambiental.
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