El examen microscópico

SE DICE que la célula es la unidad básica de la vida. En efecto, todos los seres vivos —vegetales, insectos, mamíferos, personas...— están formados por células. A lo largo de los años se ha analizado el funcionamiento interno de estas, lo que ha permitido desentrañar muchos secretos de la biología molecular y la genética. Veamos más de cerca estas fascinantes unidades de la vida y repasemos lo que ha descubierto la ciencia sobre estos elementos microscópicos.

Un vistazo al mundo microscópico

Hay células de formas muy diversas: rectangulares, cuadradas, redondas, ovaladas o simplemente amorfas, como la ameba, que cambia de figura al moverse. Cabe mencionar que la forma suele ser indicativa de la función. Así, algunas células musculares que se contraen al realizar su labor son largas y delgadas, y las células nerviosas, que transmiten mensajes por todo el cuerpo, poseen ramificaciones alargadas.

Las células también varían en tamaño. La mayoría son tan pequeñas que no se ven a simple vista. Para hacernos una idea de las dimensiones de una célula promedio, pensemos que en el pequeño punto que cierra esta frase cabrían unas quinientas. Si tales dimensiones le parecen pequeñas al lector, piense que hay bacterias 50 veces más pequeñas. ¿Cuál es la célula de mayor tamaño? La yema de un huevo de avestruz, una sola célula gigante, tan grande como una pelota de béisbol o una bola de críquet.

Dado que la mayoría de las células no se perciben a simple vista, han de estudiarse con aparatos como el microscopio.a Aun así, ciertos detalles son tan complejos que no llegan a distinguirse completamente. Por ejemplo, hasta con un microscopio electrónico de 200.000 aumentos —ampliación por la que una hormiga tendría una longitud aparente de 800 metros—, hay detalles de la célula que se pierden.

Los científicos han constatado la asombrosa complejidad de la célula. En su libro The Fifth Miracle (El quinto milagro), el físico Paul Davies menciona: “Cada célula está repleta de diminutas estructuras en miniatura que podrían haber salido del manual de un ingeniero: hay toda una abundancia de pinzas, tijeras, bombas, motores, palancas, válvulas, conductos, cadenas y hasta vehículos. Pero la célula es mucho más que una colección de artilugios. Sus diversos componentes se ensamblan para formar un todo que funciona de manera óptima, como una compleja línea de producción fabril”.

El ADN: la molécula de la herencia

En su origen, el ser humano, al igual que las plantas y los animales pluricelulares, es una sola célula. Cuando esta alcanza cierto tamaño, se divide en dos, luego en cuatro, y así sigue el fraccionamiento, durante el cual van diferenciándose las células en musculares, nerviosas, cutáneas, etc. Más tarde se agrupan para formar tejidos (por ejemplo, un conjunto de células musculares produce tejido muscular). A su vez, los diversos tejidos forman órganos, como el corazón, los pulmones y los ojos.

Bajo la delgada cubierta de cada célula hay un fluido gelatinoso llamado citoplasma. Luego, separado de este por una fina membrana, viene el núcleo, que se considera el centro de control, pues dirige casi todas las actividades de la célula. En él se encuentra el programa genético de la célula, “escrito” con ADN (ácido desoxirribonucleico).

Las moléculas de ADN se hallan enroscadas estrechamente en los cromosomas de las células. Los genes, que son segmentos de las moléculas de ADN, poseen toda la información necesaria para que seamos como somos. “El programa genético que porta el ADN diferencia a cada ser vivo de los demás —explica The World Book Encyclopedia—. Este programa logra que el perro sea distinto del pez; la cebra, de la rosa, y el sauce, de la avispa. Hace que uno sea diferente de toda otra persona que vive en la Tierra.”

Es asombroso cuánta información contiene el ADN de una sola célula: Ocuparía un millón de páginas como esta. En vista de que el ADN se encarga de pasar la información hereditaria de una generación de células a la siguiente, se dice que es el plan maestro de toda forma de vida. Pero ¿qué apariencia tiene?

El ADN, que se compone de dos hebras enroscadas una en torno de la otra, es semejante a una escalera de caracol, o una escalera de travesaños retorcida. Ambas hebras se conectan entre sí mediante combinaciones de cuatro compuestos llamados bases. Cada base de una hebra forma pareja con una base de la otra. Dichos pares son los “peldaños”. El orden exacto que siguen las bases en la molécula de ADN determina la información genética que porta. En pocas palabras, esta secuencia determina casi todo lo referente al individuo, sea el color del cabello o la forma de la nariz.

El ADN, el ARN y la proteína

Las proteínas son las macromoléculas que más abundan en las células, al grado de constituir, según ciertos cálculos, más de la mitad del peso neto de la mayoría de los seres. Las proteínas se componen de “bloques de construcción” menores llamados aminoácidos, algunos elaborados por el cuerpo y otros recibidos en la nutrición.

Las proteínas realizan múltiples funciones. El transporte del oxígeno a todo el cuerpo, por ejemplo, lo efectúa la hemoglobina, proteína que se halla en los glóbulos rojos de la sangre. También son proteínas los anticuerpos, que ayudan al organismo a combatir las enfermedades, y la insulina, que contribuye al metabolismo de los alimentos y a la regulación de diversas funciones celulares. Se cree que el organismo posee miles de proteínas de distintos tipos. De hecho, una sola célula pudiera contener centenares.

Cada proteína desempeña un cometido específico, determinado por su gen del ADN. Ahora bien, ¿cómo se descodifica la información que contiene un gen del ADN a fin de elaborar cierta proteína? Como indica la ilustración “La elaboración de las proteínas”, la información genética almacenada en el ADN ha de transferirse primero del núcleo al citoplasma, sede de los ribosomas (“fábricas” que sintetizan proteínas). La transferencia se realiza mediante un intermediario: el ARN (ácido ribonucleico). Los ribosomas “leen” las instrucciones del ARN y ensamblan la secuencia correcta de aminoácidos para formar la proteína que se precisa. Así pues, existe interdependencia entre el ADN, el ARN y la formación de las proteínas.

¿Dónde comenzó?

El estudio de la genética y la biología molecular intriga a los científicos desde hace décadas. Aunque el físico Paul Davies duda de que el origen de todo sea un Creador, admite lo siguiente: “A fin de que se elaboren los objetos pertinentes, cada molécula tiene su cometido y su lugar dentro del funcionamiento general. Hay mucho movimiento. Para realizar bien su labor, algunas moléculas pasan de un lado al otro de la célula a fin de unirse a sus compañeras en el punto y el momento precisos. Todo ocurre sin que haya jefes que las dirijan ni las envíen al lugar conveniente, ni supervisores que controlen sus actividades. Las moléculas se limitan a cumplir con su misión: moverse de un lado a otro a ciegas, chocar unas con otras, rebotar y abrazarse. [...] De algún modo, esta colectividad de elementos irracionales (los átomos) aúna fuerzas y realiza la danza de la vida con exquisita precisión”.

Es lógico, pues, que muchos estudiosos crean que tiene que haber una fuerza inteligente que haya creado los mecanismos celulares. Veamos las razones.

[Nota]

[Ilustración y recuadro de la página 5]

El interior de la célula Dentro de cada célula hay un núcleo, el centro de mando de la célula. Este contiene los cromosomas, formados por moléculas de ADN estrechamente enroscadas y por proteínas. Los genes se encuentran en las moléculas de ADN. Los ribosomas, fábricas productoras de proteínas, se hallan en el citoplasma, que está fuera del núcleo.

[Ilustración]

Ribosomas

Citoplasma

Célula

Núcleo

Cromosomas

ADN: la escalera de la vida

[Ilustraciones de la página 7]

(Para ver el texto en su formato original, consulte la publicación)

La replicación del ADN

Para facilitar la representación, se ha aplanado la espiral retorcida del ADN

Proteína

Bases libres

Proteína

Proteína

1 Antes de dividirse las células para producir la siguiente generación, han de replicar (copiar) el ADN. Primero, ciertas proteínas facilitan la separación parcial de las dos hebras del ADN

2 Luego, de acuerdo con estrictas reglas de formación de pares de bases, las bases libres (disponibles) de la célula se unen con sus correspondientes bases de las dos hebras originales

3 Por último, se elaboran dos duplicados del código. De este modo, cuando la célula se divida, cada una de las nuevas células tendrá el mismo código de ADN

La regla de los pares de bases del ADN:

A siempre con T

A T Timina

T A Adenina

C siempre con G

C G Guanina

G C Citosina

[Ilustraciones de las páginas 8 y 9]

(Para ver el texto en su formato original, consulte la publicación)

La elaboración de las proteínas

Proteína

1 Una proteína especial abre en dos una sección de las hebras del ADN

Bases libres de ARN

2 Las bases libres del ARN se enlazan con las bases expuestas del ADN de una sola hebra, formando así una hebra del ARN mensajero

3 El ARN mensajero recién formado se separa del ADN y se dirige hacia los ribosomas

Ribosoma

ARN de transferencia

4 El ARN de transferencia recoge un aminoácido y lo lleva al ribosoma

Aminoácidos

5 Al progresar el ribosoma a lo largo del ARN mensajero, se forja una cadena de aminoácidos

El ARN de transferencia tiene dos extremos importantes:

Uno reconoce el código del ARN mensajero

El otro porta los aminoácidos correctos

ARN de transferencia

Las bases de ARN emplean U en vez de T, de modo que U se empareja con A

A U Uracilo

U A Adenina

6 A medida que va formándose, la cadena de proteínas comienza a plegarse a fin de adoptar la forma requerida para funcionar debidamente. Luego el ribosoma libera la cadena

Para simplificar, en la ilustración aparece una proteína integrada por diez aminoácidos. La mayoría de las proteínas se componen de más de un centenar