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La reducible complejidad de las mitocondrias

25 septiembre, 2009

Fotografía tomada al microscopio electrónico de una mitocondria

Fotografía tomada al microscopio electrónico de una mitocondria

Los defensores del Diseño Inteligente (DI) citan como evidencia de diseño la complejidad de los componentes celulares. Afirman que éstos no pueden haber evolucionado, en tanto en cuanto, no es posible reducirlo en piezas más pequeñas que tengan funcionalidad por ellas mismas. Por tanto, estos componentes son “irreduciblemente” complejos, por lo que forzosamente han debido de ser diseñados intencionadamente por un ente inteligente. Esta es la tesis propuesta por vez primera por Michael Behe en su obra “La caja negra de Darwin.

Sin embargo, desde que esa afirmación fue formulada se han presentado decenas de trabajos con ejemplos en los que la supuesta complejidad irreducible no existe, sino que se puede explicada en términos evolutivos. Entre esos ejemplos se encuentra la evolución del ojo, la del flagelo bacteriano o la del sistema de coagulación sanguínea. De hecho las evidencias en contra ocupan este volumen, tal y como le mostraron a Behe durante el juicio de Dover.

Esta semana ha aparecido una nueva publicación que muestra cómo otro componente celular, la mitocondria, carece de esa complejidad irreducible. En este trabajo se postula que las diferentes “piezas complejas” de la mitocondria aparecieron por evolución desde piezas preexistentes ya en los ancestros bacterianos de las mitocondrias, donde tenían diferente función.

Las mitocondrias son los orgánulos encargados de proveer de energía a la célula. Diversas evidencias experimentales muestran que las mitocondrias han evolucionado desde alfa-proteobacterias intracelulares. Ya Lynn Margulis sugirió esa posibilidad a finales de los años 60 del siglo pasado, y posteriormente las evidencias experimentales le han dado la razón. Este ya es un clásico ejemplo de evolución no darwiniana.

Uno de los componentes de la mitocondria, una pequeña estructura que fue asignada por los defensores del DI, por requerir un diseñador, existe desde hace mucho tiempo en la naturaleza cumpliendo una función diferente. Y ha sido en el proceso evolutivo cuando ha pasado a formar parte de la mitocondria.

El transporte de proteínas al interior de la mitocondria requiere de la participación de 4 complejos proteicos intercalados en la membrana: los llamados TOM, TIM22, TIM23 y SAM, cada uno de ellos compuestos a su vez de hasta 8 subunidades proteicas. Sin embargo las bacterias no importan proteínas desde el exterior, y los sistemas TOM y TIM23, que permiten la entrada de proteínas en la mitocondria, no poseen un equivalente en bacterias.

Sistema de traslocación de proteínas mitocondrial. El complejo TOM (rosa) se sitúa en la membrana externa, el complejo TIM23 (amarillo) y el TIM22 (verde claro) se localizan en la membrana interna, y las chaperonas cooperantes en la matriz (color azul claro)

Sistema de traslocación de proteínas mitocondrial. El complejo TOM (rosa) se sitúa en la membrana externa, el complejo TIM23 (amarillo) y el TIM22 (verde claro) se localizan en la membrana interna, y las chaperonas cooperantes en la matriz (color azul claro)

De todos ellos, el TIM23 es el que específicamente es un transportador de proteínas. Este complejo, que se encuentra en las mitocondrias de todos los eucariotas estudiados, está compuesto de varías proteínas: (i) la subunidad Tim23, que es una simple proteína transmembranosa que permite el paso de las proteínas a través de la membrana hasta la matriz mitocondrial, (ii) Tim44 que se encuentra en la cara interna de la membrana mitocondrial donde interacciona con Tim23 y Hsp70, fijando el “motor” del importación al canal transmembranoso generado por Tim23 y (iii) Tim14/Pam18, que interacciona con el resto de proteínas del complejo TIM23 y además estimula la actividad ATPasa de Hsp70, generando la energía necesaria al “motor” para la importación de las proteínas.

Las mitocondrias no hubieran permanecido en este nuevo ambiente celular sin la participación de una maquinaria proteica, que permitiera la importación de proteínas hacia la matriz mitocondrial. Las bacterias no poseen TIM23, por lo que éstas deben de haber evolucionado en la mitocondria. Esto parece la pregunta del huevo y la gallina, ¿cómo puede un transportador de proteínas evolucionar cuando antes era necesario que este sistema estuviera presente para que la mitocondria se instalara en la célula? Esta paradoja también ha sido ampliamente utilizada por los proponentes del DI. Incluso Michael Behe lo ha usado como ejemplo de complejidad “irreducible”: este tráfico constante entre los diferentes orgánulos y la célula es remarcablemente complejo, siendo un sistema irreducible. Todos los componentes han de funcionar a la vez o el sistema se viene abajo

En el trabajo aquí presentado se muestra que las alfa-proteobacteria poseen una proteína de la familia Tim44 que funciona controlado la estabilidad de la membrana plasmática, y un homólogo a Tim14/Pam18 que funciona en procesos diferentes. La hipótesis de partida de este trabajo es que estas proteínas, junto con el transportador de aminoácidos LivH, que posee las bacterias, podrían haber generado mediante “preadaptación” la maquinaria necesaria para importar proteínas del exterior.

En este trabajo se demuestra que ya sólo la proteína LivH bacteriana es capaz de funcionar como un sistema rudimentario de transportador de proteínas. Además, se han encontrado los homólogos a Tim44 y Tim14, que en bacterias se han llamado TimA y TimB. Mediante mutaciones puntuales en las proteínas TimA se ha podido demostrar que ésta muestra afinidad y es capaz de interaccionar con la proteína Hsp70, que es homóloga a la proteína presente en el “motor” encargado de importación de proteínas. También se han conseguido mutaciones puntuales que permiten interacción entre LivH y TimB, lo que produce una cercanía entre ambas proteínas, que estimula la capacidad transportadora de LivH. Con estas tres proteínas actuando coordinadamente se consigue una estimulación del “motor” constituyendo un sistema de importación de baja eficacia.

Interacción entre las proteínas Tim16 (naranja) y TimB (azul) tras la realización de una mutagénesis encaminada a estabilizar ambas proteínas en el complejo.

Interacción entre las proteínas Tim16 (naranja) y TimB (azul) tras la realización de una mutagénesis encaminada a estabilizar ambas proteínas en el complejo.

El proceso por el cual las partes se van acumulando hasta que todas juntas funcionan como un sistema se denomina preadaptación. Es una variante de la “evolución neutralista”, en la que la unión de diferentes bloques (o la acumulación de mutaciones) no genera ninguna ventaja o desventaja inmediata. Éste es un modelo de evolución diferente al que propuso Charles Darwin. Pero una vez que las piezas han encajado juntas, mutaciones y selección natural se pueden encargar del resto, llevando a una forma más compleja como es TIM23.

Michael Gray de la Universidad Dalhoousie, uno de los descubridores del origen de las mitocondrias, que no ha participado en este estudio, afirmó al conocer esta publicación: “Hasta el momento de la realización de este trabajo, no ha sido posible trazar el origen ancestral de estas proteínas”. “Las tres proteínas estudiadas en este trabajo no cumplen exactamente la misma función en bacterias, pero con una simple mutación han podido ser transformadas en sistemas de importación de proteínas”. Gray añade: “Cuando estudias la maquinaria celular te preguntas, ¿cómo es posible que se haya generado en la naturaleza estructuras tan complejas como ésta?. “Pero cuando lo piensas desde la perspectiva de la teoría neutralista de la evolución, en la que estas máquinas podrían formarse antes de que fuesen necesarias, entonces empieza a tener sentido”.

Una prueba más de la “reducibilidad” del sistema también es presentado en este trabajo. El DI propone que para que los complejos TIM funcionen correctamente no debe de faltar ninguna de sus piezas. Hasta el momento no se ha encontrado ninguna mitocondria donde falte alguno de ellos, sin embargo no se puede decir lo mismo del complejo TOM, presente en la membrana externa de la mitocondria. Mientras que el complejo TIM23 se encuentra en la membrana interna mitocondrial, el complejo TOM se encuentra en la parte externa de la misma y está también formado por todo un conjunto de proteínas. Tres de ellas son esenciales y se encuentran en todas las mitocondrias de los diferentes reinos eucariotas: la proteína que forma el canal, Tom40, y las subunidades Tom22 y Tom7. Otros componentes importantes son Tom 5 y Tom6, que se encuentran sólo en ocasiones y que incrementa el potencial del transportador.

Un exhaustivo análisis de la secuencia del genoma de los microsporidios ha mostrado que han perdido las proteínas Tom22, Tom5, Tom6 y Tom7, del complejo TOM quedando solamente Tom40 como subunidad del canal. Los microsporidios son parásitos que han evolucionado de organismos que dieron lugar a los hongos, pero han reducido su genoma desde que viven como parásitos. Este es un bonito ejemplo un presunto complejo “irreducible” puede seguir siendo funcional con la pérdida de algunos de sus elementos.

Y añado algo anecdótico, la complejidad irreducible es incompatible con la involución presentada en revistas creacionistas. Los sistemas son complejos y no se puede perder nada, pero por otra parte presentan procesos de involución (pérdida de función) y no hay ganancia de función, eso significa que los seres vivos estamos a punto de extinguirnos, cuando desaparezca un componente de un complejo esencial para la vida, adiós mundo cruel 😀 😀 😀

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Entradas relacionadas:

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Publicación original comentada aquí:

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Bibliografía


  1. 25 septiembre, 2009 de 9:27

    ¡Una pasada de artículo! 😀
    Ahora no se me ocurre mucho que decir, solo que, Chapeu!

    Cuando tenga más tiempo lo mastico bien, que tiene mucha chicha :mrgreen:

  2. 25 septiembre, 2009 de 9:32

    Hey Manuel el artículo es fantástico!!
    Habrá sin duda que leerlo más detenidamente…

    Saludos

  3. 25 septiembre, 2009 de 14:30

    Me encanta que Tom22, Tom5, Tom6 y Tom7 puedan irse de fiesta dejando solo a Tom40 de guardia, anque sea en un microsporidio.

    Y el otro diciendo:
    “…Todos los componentes han de funcionar a la vez o el sistema se viene abajo.” Buuuh fantasma! 😆

    No, en serio, Manuel, ha quedado impecable, pero ya verás cómo en este tipo de posts no comenta ninguno de nuestros amigos creatas (salvo quizás para lanzar spam que no tenga que ver con el tema, claro).

  4. 25 septiembre, 2009 de 15:42

    Gracias, gracias. El mundo mitocondrial es fascinante. Las “hijas rebeldes” de las bacterias que se buscaron una vida fácil y ahora se hacen las interesantes y nos están mostrando muuuuucho acerca de la biología de la célula.

    Y poquito a poquito se va demostrando el origen de cada engranaje. Behe tendrá que pensar en otra idea para su próximo libro 😀

  5. kuerVo
    25 septiembre, 2009 de 15:46

    Viejo, te luciste.

    Respetuosos saludos

  6. Darío
    25 septiembre, 2009 de 15:47

    Un mundo fabuloso el que que presentas, Manuel.

    Cuando leo estas cosas me pregunto de nuevo si no me he perdido de algo muy interesante por no seguir lo de biofísica …

    Saludos.

  7. 25 septiembre, 2009 de 23:22

    Excelente artículo de mi componente celular favorito!
    In your face Creacionistas!

    jajaja

  8. 27 septiembre, 2009 de 10:57

    La hipótesis de partida de este trabajo es que estas proteínas, junto con el transportador de aminoácidos LivH, que posee las bacterias, podrían haber generado mediante “preadaptación” la maquinaria necesaria para importar proteínas del exterior.

    “Cuando estudias la maquinaria celular te preguntas, ¿cómo es posible que se haya generado en la naturaleza estructuras tan complejas como ésta?. “Pero cuando lo piensas desde la perspectiva de la teoría neutralista de la evolución, en la que estas máquinas podrían formarse antes de que fuesen necesarias, entonces empieza a tener sentido”.

    Menudos chiflados, la preadaptación “explica”la aparición de estas complejas maquinarias.
    Aparecieron porque sí antes de ser necesarias y después todas comienzan a funcionar conjuntamente. La teoría neutralista, otro mantra.

  9. 27 septiembre, 2009 de 11:01

    Tendré tiempo de responder extensamente a estas chifladuras en mi blog. Ahora estoy de viaje.

  10. 27 septiembre, 2009 de 11:06

    Como siempre los grandes argumentos del señor Pepe: obvia las citas donde están las “explicaciones” y llama “chiflados” a los autores de cierto trabajo y… ya está. Esas son las grandes aportaciones del señor Pepe a la humanidad 😀 ¡Aplausos por favor!

    Aparecieron porque sí antes de ser necesarias y después todas comienzan a funcionar conjuntamente

    Luego no sabe lo que significa el término “preadaptación”, algo que además se explica en la entrada; lo cual significa que tampoco sabe leer, porque en la entrada aparece lo que hace esa maquinaria sin necesidad de formar un complejo… 😀

    ¿Qué nota sacó en preescolar? ¿Le aprobaron? 😯

    Tendré tiempo de responder extensamente a estas chifladuras en mi blog. Ahora estoy de viaje.

    Responda aquí, cobarde. ¿O es que no quiere debatir en un sitio dónde hay gente que SÍ entiende del tema? ¿O es que quiere engordar su “bló” a costa de la gente de este? ¿Qué busca exactamente aparte de intentar recuperar algo de autoestima?

    pD1. Por cierto, ¿ya se lo ha dicho a su colega Ivan que el neutralismo es un “mantra” o no? Es que estuvo aquí dando la brasa con eso durante mucho tiempo 😀

    pD2. Por otro lado, va a ser que Pepe es un defensor del DI. Porque aquí ya ni se habla del ritmo evolutivo, sino de la “complejidad irreductible” que no es tal. Además eso explicaría el enooorme nivel de sus argumentaciones (no se como todavía no te han concedido el Nóbel) 🙄

  11. 27 septiembre, 2009 de 11:59

    Esta semana ha aparecido una nueva publicación que muestra cómo otro componente celular, la mitocondria, carece de esa complejidad irreducible.

    Uno de los componentes de la mitocondria, una pequeña estructura que fue asignada por los defensores del DI, por requerir un diseñador, existe desde hace mucho tiempo en la naturaleza cumpliendo una función diferente. Y ha sido en el proceso evolutivo cuando ha pasado a formar parte de la mitocondria.

    La confusión mental de los darwinistas se muestra en estas citas. No es a la mitocrondria a lo que se refieren como carente de complejidad irreductible, pero a estos le da igual, solo les importa que suene bien.
    Fue asignada… por requerir un diseñador ¿Que querrán decir?

  12. 27 septiembre, 2009 de 12:00

    Eso sí, no deja de ser curioso que un analfabeto funcional califique de “chiflado” a un equipo de investigación serio que habrá pasado años investigando esas proteínas y ahora ofrece sus conclusiones de un modo impecable en una revista científica.

    Cuánto daño hace la religión cuando cae en cerebros desamueblados. Supongo que para ellos funcionará como una varita mágica que agitándola les permite entender y explicar todo lo que ven sin necesidad de estudiar nada. Menuda herramienta. Te ahorras 5 años de carrera, otros 5 de investigación y un montón de dolores de cabeza. El único problema es que la gente que realmente trabaja a veces se puede enfadar, y te puede llamar de todo, claro…

  13. 27 septiembre, 2009 de 12:25

    ¿Qué “darwinistas”?
    ¿Has leído bien?. Porque tampoco en esa cita se hace referencia a la mitocondria, sino a un “componente de la mitocondria”. Ya ni lees tus propias citas :mrgreen:
    Finalmente, ¿estás trabajando por el Nóbel de Química o más bien el de Literatura? Es para estar atento o no.

    Por cierto, ¿cómo va esa carta que ibas a mandar al Nature? Yo todavía sigo ansioso por verla publicada allí :mrgreen:

    Eso sí, una crítica razonada a la publicación, los posibles “errores científicos”, un debate con referencias y hechos, ni en sueños… como siempre. Así trabajan los creacionistas.

  14. 27 septiembre, 2009 de 13:50

    Pepe, en su afán de “disparar” al darwinista que le persigue en sus sueños, ya ni se da cuenta de que aquí no se habla de evolución darwiniana. Pero es igual, menos dar explicaciones científicas para el debate instructivo cualquier cosa…

  15. 27 septiembre, 2009 de 22:04

    Esta semana ha aparecido una nueva publicación que muestra cómo otro componente celular, la mitocondria, carece de esa complejidad irreducible.
    Chiflados los que dicen esto

  16. Manuel Abeledo
    27 septiembre, 2009 de 22:18

    Tengo la sensación de que el biólogo-celador sólo entra para trolear, ¿alguien más cree lo mismo?

  17. 27 septiembre, 2009 de 22:26
  18. 27 septiembre, 2009 de 22:51

    Ante esto sólo se puede decir aquello de ladran, luego cabalgamos

  19. Creata-en-la-cloaca
    27 septiembre, 2009 de 23:20

    Otro como la predicadora, no creo que valga la pena hacerle caso.

  20. 27 septiembre, 2009 de 23:47

    Bueno, si viene aquí a molestar y a llamar “chiflados” al personal… al menos promoción de su blog no va a recibir :mrgreen:

  21. Manuel Abeledo
    27 septiembre, 2009 de 23:51

    Menudo cabroncete estás hecho 😀

  22. 28 septiembre, 2009 de 12:56

    Mi blog no necesita promoción, acuden cada vez más darwinistas atraídos como las polillas por la luz. La mayoría no comentan solo rabian, aunque tengo los charlatanes habituales algunos relacionados con esta Página.

  23. 28 septiembre, 2009 de 12:58

    Feliz cumpleaños Jose María Hernández. Ya sé que es mañana, pero por si no puedo o no me acuerdo te felicito hoy.

  24. 28 septiembre, 2009 de 13:07

    acuden cada vez más darwinistas atraídos como las polillas por la luz

    Pepe gracias por tu agudísimo comentario, pero no lo dejes a huevo que luego te quejarás si surge el chiste fácil 😉

  25. Manuel Abeledo
    28 septiembre, 2009 de 13:08

    No esperarás que alguien se pare cinco minutos a pensar una respuesta que desmonte todo tu amplio abanico de conocimientos sobre biología, ¿verdad?

    Me recuerdas cada vez más a jolimú, ese tío incapaz de admitir que no tiene ni puñetera idea y que a base de huidas hacia delante y bravuconadas se ha montado un blog. En su caso, igual que en el tuyo, las risotadas que provoca al intentar utilizar teorías que desconoce para soportar su sistema de creencias, son de tomo y lomo.

    Por eso te digo, ¡mantén tu trabajo a ese nivel! Haces felices a muchas personas.

  26. Darío
    28 septiembre, 2009 de 15:20

    Tendré tiempo de responder extensamente a estas chifladuras en mi blog. Ahora estoy de viaje.

    Será en un viaje de hongos, c-….

  27. Darío
    28 septiembre, 2009 de 15:25

    Pepe: que orate estás.

  28. Darío
    29 septiembre, 2009 de 3:34

    O si, claro, por supuesto.

    Y en la foto te pareces mucho aquel que no quieres 🙂

  29. 29 septiembre, 2009 de 8:13

    Feliz cumpleaños Jose María Hernández. Ya sé que es mañana, pero por si no puedo o no me acuerdo te felicito hoy.

    Gracias, gracias, 🙂 aunque no se yo si no empieza a ser tiempo de dar el pésame en lugar de las feilicitaciones, joder que pila de años…

  30. 25 noviembre, 2009 de 18:38

    Manuel.Me lo copio para leer tranquilo el fin de semana. Las preguntas que me surgan,te molesta si te las puedo ir haciendo. El fin de semana ya estare en condiciones de leer esto tranquilo. Si?

    Saludos

    Paulo

  31. 26 noviembre, 2009 de 1:01

    Feliz cumpleaños, don Hernandez.

  32. 26 noviembre, 2009 de 1:03

    Para festejar su cumpleaños,lo invito a ver una excelente pelicula. Que le parece, es gratis. Invito yo.
    Si le parece
    http://lasteologias.wordpress.com/2009/11/25/a-punta-de-lanza/

  33. 26 noviembre, 2009 de 9:20

    Gracias Paulo, aunque fue hace dos meses 😉

    Un saludo.

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