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24/9/07

La herencia de las mitocondrias

En el año 1932 Ole Kirk Christiansen, un carpintero danés, fundó un pequeño taller de juguetes que bautizó con un nombre que conocen todos los niños y niñas de hoy en día: Lego. Lo que hizo realmente famosa esta empresa, sin embargo, no fueron los juguetes de madera que tallaba Ole sino unos pequeños bloques de plástico de colores que se enganchan entre ellos y que a lo largo de tantos años nos han permitido construir desde pequeñas ciudades hasta figuras gigantescas.

El Lego, sin embargo, además de un juego que nos proporciona horas y horas de entretenimiento puede ser considerado una parábola de la vida. De hecho, todas los seres vivos estamos formados de pequeñas piezas de Lego: las llamamos células. Obviamente, los Legos y las células no son exactamente lo mismo, ¡para empezar nosotros no nos podemos montar y desmontar a voluntad! Además, hay otra diferencia fundamental: las células serían piezas de Lego llenas de objetos más pequeños con funciones propias. Hoy hablaremos de uno de estos "objetos", u orgánulos, que recibe el nombre de mitocondria y que se encarga de que la célula sea capaz de respirar.

Los seres vivos estamos formados por pequeñas
piezas de Lego: las células

Cuando se empezaron a estudiar las mitocondrias se vio que contenían un ADN propio, y eso era muy extraño porque las células eucariotas -es decir aquéllas que forman los animales, las plantas y los hongos- tienen su ADN guardado dentro de una cajita especial, el núcleo, que lo protege. Así pues, ¿qué hacía un trozo de ADN, que además tenía una estructura diferente, dentro de las mitocondrias? Ahora sabemos que, muy probablemente, cuando se formaron las primeras células eucariotas hubo una célula procariota (es decir, sin núcleo, como las bacterias) que intentó la aventura de vivir dentro de la célula eucariota. El experimento funcionó bien, y las dos células aprendieron a vivir en simbiosis, ayudándose una en la otra: la célula eucariota conseguía alimento y protección para la mitocondria mientras que ésta aprendió a hacer las funciones de respiración de la célula eucariota. Tan bien funcionó esta simbiosis que actualmente la mitocondria ya no es un organismo procariota viviendo dentro de la célula sino que se ha integrado como un orgánulo celular más. Eso es lo que conocemos como la Teoría Endosimbionte.

Debido a este origen endosimbionte de la mitocondria la célula eucariota tiene dos tipos de ADN: el nuclear y el mitocondrial. Cuando dos organismos se reproducen los hijos heredan la mitad del material genético nuclear de la madre y la otra mitad del padre. ¿Pero qué pasa con el ADN mitocondrial? En el caso de los animales, los hijos sólo heredamos el ADN mitocondrial de la madre, mientras que el del padre se pierde, y por lo tanto todas nuestras mitocondrias son iguales: es lo que llamamos homoplasmia. Esta herencia materna del ADN mitocondrial tiene aplicaciones muy interesantes en genética de poblaciones, pero de eso hablaremos otro día.

Hacia 1990 se hizo un descubrimiento sorprendente, y es que no todos los animales heredamos igual nuestras mitocondrias sino que hay una excepción: algunos tipos de mejillones y conchas pueden heredar las mitocondrias también de sus padres. Esta herencia especial se ha llamado DUI (herencia doble uniparental), y en todos estos años se han hecho muchos progresos para poder entender cómo funciona este sistema en detalle. Ahora, la revista Trends in Genetics publica un artículo que resume lo que hemos podido aprender sobre el DUI y sus consecuencias, tanto para los mejillones como para los científicos que estudian las mitocondrias.

2 comentarios:

Oscar in Chains dijo...

¿La curiosa excepción del mejillón se debe a la morfólogía de su espermatozoide?, es decir, para que hereden el ADN mitocondrial del padre supongo que éste (las mitocondrias, vaya) debe entrar en el óvulo para así combinarse con el femenino, cosa que yo pensaba que no pasaba en ninguna especie. Si es así, a qué se debe?
Qué cambios ha producido la evolución en los espermatoziodes de las diferentes especies, si es que la habido, teniendo en cuenta que las formas de reproducción no han cambiado tanto?

Espero leer pronto el artículo sobre la genética de las poblaciones, ya que es un tema ue me interesa bastante, aunque me entristece saber que la teoría de las 5 (o eran 6 ó 7) Evas no se podrá aplicar con 5 mejillonas.

Saludos.

Anna dijo...

Soy consciente de que me centré más en explicar la mitocondria en sí que el DUI, así que aprovechando tu comentario voy a subsanar un poco esta carencia.

Aunque lo que normalmente tenemos aprendido es que las mitocondrias del padre quedan fuera, esto no es totalmente cierto, sino que lo que parece ocurrir es que las mitocondrias paternas se eliminan en los primeros estadios de la fecundación (de hecho, se han encontrado algunos casos excepcionales en los que alguna mitocondria paterna ha quedado viva por allí).

En cambio, en estos moluscos lo que ocurre es que si el zigoto va a resultar una hembra se activan el mismo tipo de sistema y se aniquilan las mitocondrias paternas en 24-48 horas, mientras que si el zigoto va a ser macho ésto no ocurre.

Además, las mitocondrias de los espermatozoides tienden a agregarse e ir todas juntitas, y ello provoca que si bien las cél·lulas somáticas (todas menos las que van a dar lugar a los espermatozoides) son heteroplásmicas (tienen mitocondrias de los dos padres), en la línia germinal (las que dan los espermatozoides) sólo se mantienen las paternas. De este modo, el hijo hereda del padre sólo las mitocondrias del abuelo, no las del abuelo y la abuea, y al final el siguiente zigoto sólo tiene, por decirlo de algún modo, dos juegos de mitocondrias, el del linaje materno y el del linaje paterno, en lugar de una mezcla proveniente de padre. (Quizá me he liado un poco en éste último párrafo, pero espero que se entienda bien, si no ya diréis).

El artículo de genética de poblaciones está en el horizonte, seguramente llegará a principios de mi serie divulgativa. Pero ya te avanzo que esto de las 7 Evas es márketing... de Eva sólo hay una! :P