Estamos acercándonos al vigésimo aniversario de la publicación de La Caja Negra de Darwin (su lanzamiento en inglés fue el 2 de agosto de 1996, para ser precisos). El libro de Michael Behe inspiró a una generación de descontentos con el darwinismo y demostró que la tesis del diseño inteligente estaba (y sigue estando) firmemente basada en la ciencia más avanzada. Entre otros hitos, exhibía dos orgánulos celulares para ilustrar su concepto de complejidad irreducible: el cilio y el flagelo.
Esos orgánulos, que se proyectan de la célula hacia el medio, no podrían ser construidos por un mecanismo darwinista, argumentaba Behe, porque están compuestos de una multiplicidad de componentes independientes, todos necesarios para la función. Como en el caso de una trampa para ratones, no podrían funcionar a no ser que todas sus piezas estuvieran presentes y juntas a la vez.
Todo esto es cierto, pero en los años transcurridos los biólogos moleculares han aprendido mucho más sobre los cilios y los flagelos. Las revelaciones siguen acumulándose.
Flagelos al galope
En un fascinante comunicado de la Universidad de Cambridge, aprendemos que «las algas usan sus “colas” para galopar y trotar como cuadrúpedos». (Esas colas son los famosos flagelos de Behe, aunque diferentes en estructura de los flagelos bacterianos.) Se puede ver fácilmente en los videos que presentan que las algas unicelulares llamadasChlamydomonas usan sus flagelos de forma coordinada «para conseguir una gran diversidad de modos de natación».
Cuando se trata de animales cuadrúpedos como gatos, caballos y ciervos, o incluso humanos, el concepto de una forma de andar es familiar, pero ¿qué cuando se trata de algas verdes unicelulares con múltiples flagelos a modo de extremidades? El más reciente descubrimiento, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, muestra que a pesar de su simplicidad, las microalgas pueden coordinar igual de bien sus flagelos en modos como salto, trote o galope. [Énfasis añadido.]
Sí, trotan, galopan. Y saltan de manera parecida a la gacela saltarina de El Cabo, o springbok, en el «pronk» con que el animal arquea la espalda y salta separando del suelo las cuatro patas a la vez. El parecido es asombroso, a pesar de la diferencia de tamaño de muchos órdenes de magnitud. Las células conocen incluso dos formas de galope: un modo giratorio y un modo transversal. ¿Cómo es esto posible para unos organismos unicelulares carentes de neuronas?
En los vertebrados, las formas de andadura están controladas por generadores centrales de patrones, que pueden ser considerados como redes de osciladores neurales que coordinan sus salidas. Dependiendo de la interacción entre esos osciladores, se producen unos ritmos específicos, que, hablando matemáticamente, exhiben unas ciertas simetrías espaciotemporales. En otras palabras, la andadura no cambia cuando se cambia una pata por otra — quizá en un punto diferente en el tiempo, digamos que un cuarto de ciclo o medio ciclo después.
Resulta que las mismas simetrías caracterizan también los modos natatorios de las microalgas, queson demasiado simples para tener neuronas. Por ejemplo, unas microalgas con cuatro flagelos en varias posibles configuraciones pueden trotar, saltar estilo «pronk», o galopar, dependiendo de las especies.
La Dra. Kirsty Wan se sintió asombrada cuando observó esto por primera vez, diciendo: «Me di cuenta inmediatamente de que este comportamiento sólo podía deberse a algo en el interior de la célula, y no debido a una hidrodinámica pasiva». Pensemos en cómo eso expande el argumento en favor de la complejidad irreducible:
Los investigadores determinaron que son en realidad las redes de fibras elásticas que conectan los flagelos en las profundidades de la célula los que coordinan esas diversas formas de andadura. En el caso más simple de la Chlamydomonas, que realiza natación a braza con dos flagelos, la ausencia de una fibra determinada entre los flagelos lleva a una pulsación descoordinada. Además, la prevención deliberada de la pulsación de un flagelo en un alga con cuatro flagelos tiene un efecto cero sobre la secuencia de las pulsaciones en el resto.
El Dr. Behe se sentirá complacido al ver este nivel adicional de diseño. «Estos descubrimientos suscitan tambiénfascinantes preguntas acerca de la evolución del control de los apéndices periféricos, que deben haber surgido en la primera etapa en esos primitivos microorganismos», comenta uno de los autores del artículo. Pero lo cierto es que la primera pregunta debería ser: «¿Esto evolucionó?»
Carreteras de dos carriles en el cilio
Cualquier estudiante universitario de primer año confrontado con una micrografía electrónica de un cilio se tiene que quedar impresionado por la hermosa simetría de su estructura de 9x2 (véase la figura en Behe, p. 60). Los elementos de la estructura son microtúbulos: largos filamentos que parecen puntos blancos en corte transversal. Están dispuestos en pares alrededor de la periferia. La cuestión es: «¿Por qué?» Hasta ahora, los científicos no estaban seguros. Science Magazine nos da ahora la respuesta: «los dobletes microtubulares son vías férreas de doble sentido para trenes de transporte intraflagelar». ¡Un microtúbulo es para ir en una dirección; el otro es para ir en la contraria!
Los cilios contienen una formación bien ordenada de dobletes de microtúbilos a lo largo de su longitud. Unacuestión pendiente durante largo tiempo en la estructura y función de los cilios es por qué la disposición de los microtúbulos en los cilios es tan compleja. Stepanek y Pigino desarrollaron un método de microscopía tridimensional de fluorescencia correlativa resuelta en el tiempo para mostrar que los dobletes proporcionan direccionalidad al transporte intraflagelar. Un microtúbulo del par desplaza materiales hacia el extremo del cilio. Mientras, el otro microtúbulo desplaza materiales de vuelta al cuerpo de la célula. Esos resultados explican por qué el axonema se construye con dobletes microtubulares y sugiere una imagen mecanística de cómo se regula la logística del transporte bidireccional intraflagelar.
Lo que es realmente interesante en este artículo es el constante uso de una terminología de transporte férreo. Hay «trenes de carga» con «motores» que corren sobre «vías» microtubulares para realizar el «transporte». Funcionan como «vías férreas para transporte intraflagelar» (IFT). En ningún lugar se encuentra una discusión sobre evolución. Quizá se debe a que todos sabemos que los sistemas de transportes por vía férrea son producto de un diseño inteligente.
Ludek Stepanek y Gaia Pigino, del Instituto Max Planck, observaron que los trenes van arriba y abajo, pero que nunca chocan. Se preguntaron cómo los trenes evitan chocar; ¿se echan a un lado, usando una vía paralela? No: resulta que tienen una vía para cada dirección.
Además, los trenes de carga ascendentes (anterogrados) usan motores de kinesina-II, los trenes de carga descendentes usan motores de dineína. ¿Cómo sabe cada cuál que vía utilizar, siendo que los microtúbulos están hechos del mismo material? Parece que puede haber modificaciones postraslacionales de las proteínas que constituyen las vías (tubulinas), lo que permite que los motores reconozcan el carríl que les corresponde. A partir de ahí, la situación se hace aún más complicada:
Esto podría contribuir a la eficiencia del IFT al proporcionar vías optimizadas para los motores de kinesina y dineína además de la segregación de los trenes de IFT. Sin embargo, el efecto de dichas modificaciones sobre el control del IFT in vivo sique sin estar claro. Como alternativa, podría estar presenteuna maquinaria molecular específica en la base y en el extremo del axonema para dirigir los trenes al microtúbulo correcto. Podría ser necesaria una regulación más compleja de los motores en los cilios sensoriales del Caenorhabditis elegans, en el que los microtúbulos B no se extienden más allá del segmento medio del flagelo. Allí, la kinesina-II se mueve sólo en el segmento medio, y se necesita un motor adicional,el OSM-3, para llevar materiales al extremo a lo largo de los microtúbulos A. Con independencia de los mecanismos implicados en el reconocimiento de los microtúbulos por parte de los motores, nuestro trabajo resalta el crítico papel que juegan los dobletes de microtúbulos en el ensamblaje de los cilios.
Los cilios están presentes en la mayoría de las células eucariotas, y están implicados en muchas funciones esenciales, como limpiar la garganta de restos (donde oscilan con un movimiento de barrido coordinado), y para sondear el medio como antenas. Los defectos en la construcción de los cilios son causa de enfermedades o de muerte, lo que acentúa el concepto de Behe de una complejidad irreducible.
Es satisfactorio informar acerca de esos nuevos descubrimientos acerca de los cilios y los flagelos, que confirman las conclusiones iniciales de Behe. La tesis de un diseño inteligente, deliberado, se fortalece constantemente.
Crédito de la imagen: Kirsty Wan y Raymond Goldstein vía Universidad de Cambridge.
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