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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Dueñas de la vida y de la muerte

Mitocondrias - Quilo de Ciencia podcast - Cienciaes.com

Las mitocondrias celulares son amas de la longevidad

Si me preguntaran qué me fascina más del interior de una célula respondería sin dudar que la mitocondria. Existen varias razones para sustentar dicha elección, a cual más curiosa. Una de ellas es que la mitocondria no pertenece, en realidad, a la célula: es un microorganismo que vive en simbiosis con ella.

Hace dos mil millones de años dos organismos unicelulares iniciaron una colaboración, la cual se convirtió en una simbiosis tan íntima que uno acabó viviendo en el interior del otro. El primero – que ahora es la célula eucariota – proporcionaba al otro protección y alimento; el segundo – la mitocondria – le ayudaba a extraer energía útil de manera eficiente de dichos alimentos. Con el tiempo, ambos microorganismos aumentaron su colaboración y “confianza” mutuas, aunque cada uno mantuvo su cuota independiente de poder. La mitocondria, señora de la generación de energía, es la que más poder retuvo: el poder de dar vida o muerte.

PEQUEÑAS, PERO MATONAS

Como buen microorganismo que es, la mitocondria retiene su propio ADN. No obstante, a lo largo de los dos mil millones de años de vida en común, la mitocondria ha ido cediendo la gran mayoría de sus genes al otro microorganismo con el que convivía, –que ahora es el núcleo celular–, pero ha mantenido el control directo de los 13 más importantes, y controla de manera indirecta la producción de los demás, localizados en los cromosomas celulares. La mitocondria controla también el proceso de la apoptosis, o suicido celular programado.

Las mitocondrias se reproducen, de manera independiente del núcleo y de la división celular, en el citoplasma, el cual puede contener cientos o incluso miles de ellas, dependiendo del tipo de célula. En ocasiones, las mitocondrias también pueden fusionarse unas con otras para formar mitocondrias más grandes.

Sin embargo, para permitir que las mitocondrias se reproduzcan, el núcleo necesita recibir alguna señal emitida por las primeras para poner en funcionamiento los genes que producen las proteínas mitocondriales, de las que hay cerca de mil. Solo si estas proteínas son producidas es posible generar nuevas mitocondrias. El núcleo celular debe también conocer qué tipo de mitocondria debe reproducirse –ya que no todas las mitocondrias de nuestras células son iguales–, y producir los tipos adecuados de proteínas mitocondriales.

La correcta reproducción de las mitocondrias es fundamental para mantener una suficiente capacidad de producción de energía. Igualmente, la reproducción de las mitocondrias es importante en el proceso de división celular, ya que las dos células hijas deben idealmente poseer el mismo número de mitocondrias que la célula madre de la que derivan, lo cual solo es posible si las mitocondrias también se reproducen.

SEÑALES MITOCONDRIALES

Lo anterior implica que debe existir un sistema de comunicación entre las mitocondrias y el núcleo. Este debe ser capaz de responder a las cambiantes condiciones metabólicas que aconsejan la generación de más mitocondrias e iniciar la fabricación de las proteínas necesarias para ello, las cuales, además, deben ser producidas en cantidades adecuadas, de manera que no sobren ni falten. En resumen, las complicaciones que la célula enfrenta para mantener un correcto número de mitocondrias en buena forma son muchas.

Por la importancia que reviste contar con un número adecuado de mitocondrias sanas, las células han desarrollado sofisticados sistemas para detectar el estrés que las mitocondrias pueden sufrir, que de no ser mitigado puede originar la muerte. Por ejemplo, un desequilibrio entre las proteínas producidas por el núcleo y las producidas por las mitocondrias desencadena mecanismos de defensa encaminados a restablecer el equilibro. En estas condiciones, las mitocondrias liberan señales que viajan al núcleo y afectan al funcionamiento de los genes que producen las proteínas mitocondriales. Además, se producen también proteínas que protegen a las mitocondrias de un estrés químico o metabólico excesivo.

El estudio de uno de estos sistemas de defensa mitocondrial ha sido el objetivo de un grupo de investigadores holandeses, suizos y estadounidenses. De manera inesperada y totalmente contraria a lo conocido hasta ahora, los investigadores descubren que un defecto parcial en la maquinaria de producción proteica de las propias mitocondrias aumenta la longevidad de varias razas de ratones de laboratorio nada menos que 2,5 veces. A escala humana esto supondría que en lugar de vivir unos 80 años, viviríamos unos 200. Los investigadores creen que esto es debido a la activación de uno de los mecanismos de defensa mitocondriales.

Este hallazgo, publicado en la revista Nature, es excepcional en el sentido de que defectos en las mitocondrias están asociados con una variedad de enfermedades complejas: las enfermedades mitocondriales, algunas de las cuales son neurodegenerativas. Es la primera vez que se observa que un defecto mitocondrial está asociado con un aumento, no una disminución, de la longevidad.

La vida está llena de sorpresas; la ciencia también. Este hallazgo nos habla, en primer lugar, de que aún queda mucho por saber sobre la función de las mitocondrias en la determinación de la longevidad de cada especie. En segundo lugar, indica que el conocimiento profundo de los mecanismos que regulan la vida de las mitocondrias será importante para poder intervenir en la mejora de nuestra salud y de nuestra longevidad. A pesar de los malos tiempos que hoy vivimos, gracias a descubrimientos como este, el futuro promete ser largo y sano, si las pensiones lo permiten.

OBRAS DE JORGE LABORDA.

Una Luna, una civilización. Por qué la Luna nos dice que estamos solos en el Universo

One Moon one civilization why the Moon tells us we are alone in the universe

Adenio Fidelio

El embudo de la inteligencia y otros ensayos

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