El milagro de la célula

La estructura íntima de todos los seres vivos está constituida por minúsculas máquinas microscópicas que hasta hace relativamente poco eran absolutamente desconocidas por el hombre. Estas estructuras moleculares forman parte de cada una de los trillones de células que constituyen nuestro cuerpo y el de los demás organismos. Gracias a ellas podemos vivir, reproducirnos, pensar, hacer ciencia y tener sentimientos o convicciones espirituales. No obstante, desde la perspectiva material, todos estamos hechos por  sistemas de sistemas de sistemas que finalmente terminan en la individualidad de la célula, repleta de tales máquinas moleculares.

En el siglo XIX, época en la que se forjaron muchas ideas biológicas como la propia teoría de la evolución, se creía que las células eran solo pequeñas bolsas llenas de ciertas sustancias poco conocidas. Algo relativamente simple que podía aparecer por generación espontánea a partir del barro o de la materia orgánica en descomposición. Hoy sabemos cuán equivocados estaban aquellos naturalistas. Desde entonces, la citología y la bioquímica han demostrado la asombrosa complejidad celular, evidenciando que apenas hay nada sencillo o sin sentido en una célula. Incluso se la ha comparado con una fábrica extraordinariamente compleja, con sus departamentos para el procesamiento de información sofisticada, sus plantas de producción energética, sus cadenas de ensamblaje de proteínas y fabricación de múltiples máquinas moleculares, etc., etc. Ante dicha realidad, es lógico preguntarse de dónde viene tanta sofisticación, tanto sincronismo, tanta sabiduría y perfección. ¿Pueden acaso las solas leyes naturales crear tanto orden a partir del caos? Es evidente que estos descubrimientos bioquímicos y celulares nos hablan claramente de diseño y no de una evolución ciega o sin propósito.

La mayoría de las células del cuerpo humano deben resolver numerosos problemas con el fin de mantenerse vivas y para ello disponen de toda una compleja factoría, finamente ajustada. Cada célula posee una membrana celular formada por una doble capa fluida de lípidos que la engloba por completo y separa su medio interno del externo y de las demás células. Todo aquello que resulta necesario queda dentro de dicha membrana, mientras que los productos de desecho se expulsan convenientemente al exterior. Esto significa que la membrana no es completamente estanca e impermeable sino que presenta orificios y estructuras que permiten el intercambio de sustancias, de ahí que se considere semipermeable. Cada célula necesita obtener oxígeno, agua, azúcar y otros nutrientes del exterior, mientras que debe expulsar las sustancias tóxicas generadas por el metabolismo, tales como el dióxido de carbono y el amoníaco. Este trasiego de productos se realiza a través de “puertas” formadas por proteínas especializadas de la membrana, tales como bombas moleculares activas o tuberías pasivas.

[photo_footer]  La membra celular es una especie de mosaico fluido formado por una doble capa de fosfolípidos en la que abundan numerosas estructuras proteicas que facilitan el intercambio de sustancias (Wikipedia).[/photo_footer]

Se llama citoplasma al espacio lleno de líquido gelatinoso que existe en el interior de la célula y que está rodeado por la membrana. Dicho líquido está compuesto por agua, sales minerales, diversas moléculas orgánicas y en él flotan los orgánulos celulares como el núcleo o las mitocondrias que, a su vez, también están rodeados por membranas lipídicas que los separan del citoplasma. El volumen y la presión del agua del citoplasma deben ser constantes pues si experimentan cambios bruscos e importantes se puede poner en peligro la vida de la célula. Por tanto, ésta tiene que controlar continuamente las posibles fluctuaciones entre el medio interno y el externo mediante expulsiones o absorciones de agua. De la misma manera, también regula las concentraciones de ciertos iones en el citoplasma y en relación a su abundancia en el exterior celular, tales como el sodio, potasio, cloro, calcio, fosfato, etc. La célula se comporta como una factoría inteligente para mantenerse viva, actuando contra las fuerzas naturales de la difusión y la ósmosis, con el fin de mantener el equilibrio vital interno.

Como la membrana celular es fluida y cambiante, no puede mantener la forma global de la célula. Para ello se requiere una estructura sólida interna que es el llamado citoesqueleto. Éste está formado por un entramado tridimensional de filamentos cilíndricos, constituidos por proteínas, que provee soporte al interior celular. Dichos filamentos son útiles para organizar los orgánulos y las estructuras internas del citoplasma. También intervienen en el transporte y tráfico de sustancias, así como en la división de la célula. Las vacuolas o vesículas cargadas de materiales son transportadas por unas proteínas motoras muy especializadas, a lo largo de las “autopistas” que forman los túbulos del citoesqueleto. Algunas de estas proteínas, como las sorprendentes kinesinas, viajan en una dirección, mientras que otras (dineínas) lo hacen en la dirección opuesta. Es la propia célula la que determina el tipo de transporte, el medio, la dirección y el destino que debe seguir cada vesícula. Todavía sigue siendo un misterio cómo logra la célula compaginar todas estas tareas a la perfección. Pero lo cierto es que ocurren miles de millones de veces cada día y sin “accidentes de tráfico”. De otro modo, no estaríamos aquí para contarlo.

[photo_footer] Representación de una proteína motora (kinesina) formada por tres partes fundamentales: una especie de “pies” que se desplazan como si caminaran sobre un microtúbulo del citoesqueleto, dos largos cordones entrelazados y un anclaje especial a la vesícula que transporta (Molecular Machine Animation by Joseph Condeelis, Light Productions).[/photo_footer]

Por todo el citoplasma de las células con núcleo (eucariotas) abundan diferentes estructuras llamadas orgánulos, tales como el propio núcleo celular, las mitocondrias, aparato de Golgi, retículo endoplasmático, vacuolas, cloroplastos en las células vegetales, lisosomas, ribosomas, etc. Se trata de subunidades compartimentadas que albergan diversa maquinaria molecular para recoger y procesar materias primas, descomponer moléculas complejas en otras más simples y elaborar otras macromoléculas altamente sofisticadas.

[photo_footer] Dibujo de una célula animal típica: 1. Nucleolo; 2. Núcleo; 3. Ribosoma; 4. Vesícula de secreción; 5. Retículo endoplasmático rugoso; 6. Aparato de Golgi; 7. Citoesqueleto; 8. Retículo endoplasmático liso; 9. Mitocondrias; 10. Vacuola; 11. Citosol; 12. Lisosoma y 13. Centríolo (Wikipedia).[/photo_footer]

Todas estas funciones celulares requieren mucha energía que es generada en las mitocondrias. Éstas son las fábricas que la obtienen a partir de un proceso llamado “respiración celular”, en el que se descomponen moléculas de azúcar complejas (ricas en energía) en otras más simples. Para liberar esta energía química almacenada en los enlaces de tales moléculas, la célula utiliza numerosas enzimas distintas. La última enzima de esta serie es la ATP sintasa, que es un sofisticado motor molecular formado por proteínas. Funciona como una turbina, adherida a la membrana interna de cada mitocondria, que gira gracias al paso de un protón (H⁺) procedente del espacio intermembrana de la mitocondria. Dicho giro provoca que las subunidades inferiores de la ATP sintasa se abran y acojan una molécula de difosfato de adenosina (ADP). A medida que gira el eje del motor, esta molécula de ADP se une a un grupo fosfato (PO₄) y se convierte en adenosín trifosfato (ATP), la moneda energética que se desprenderá e irá a activar a otras máquinas moleculares de la célula.

Por tanto, una máquina convierte el ADP en ATP y otra realizará la reacción inversa, cerrándose así ciclo completo de energía. Por tanto, se requieren dos máquinas moleculares distintas trabajando juntas para poder realizar este ciclo. De nada serviría una máquina sin la otra, lo cual pone de manifiesto que ambas debieron trabajar juntas desde el principio. Esto supone un desafío para cualquier teoría que pretenda explicar el origen de tales máquinas moleculares mediante un evolucionismo gradualista.

Además, algunas de las enzimas necesarias para obtener ATP a partir de la glucosa, requieren también ATP para funcionar y poder hacer esta reacción química. De manera que para producir ATP se necesita asimismo ATP y esto presenta un problema de circularidad causal. ¿Cómo pudo formarse el primer ATP? Los ejemplos parecidos a éste suelen ser abundantes en biología.

Las células son capaces de tomar sustancias químicas sencillas de su entorno y transformarlas en su interior en otras mucho más complejas y esenciales para la vida, mediante las diversas reacciones del “anabolismo”. Lo contrario también pueden hacerlo por medio del llamado “catabolismo”, que es la ruptura de grandes moléculas en otras mucho más simples, con la consiguiente obtención de energía. Todas estas reacciones químicas del metabolismo celular que nos mantienen vivos se pueden llevar a cabo gracias a la extraordinaria información que viene codificada en el ADN y el ARN.

El núcleo de la célula ha sido frecuentemente comparado con el cerebro de los animales porque contiene la información imprescindible para hacer funcionar toda la maquinaria celular. En el núcleo de las células humanas existen 23 pares de cromosomas, cada uno de los cuales está formado por largas cadenas moleculares de ADN y proteínas. Estas cadenas constan de dos hebras arrolladas en forma de escalera de caracol (doble hélice), separadas entre sí mediante “peldaños” formados por parejas de bases nitrogenadas (adenina, timina, citosina y guanina). Determinados segmentos de tales estructuras constituyen los genes, que son los que contienen buena parte de la información necesaria para realizar todas las reacciones que hacen posible la vida. No obstante, toda la información contenida en el ADN no serviría de nada si, a la vez, no existiera un complejo mecanismo capaz de decodificarla y procesarla con exquisita precisión. Hay, por tanto, en cada célula un complejo mecanismo molecular muy especializado que trabaja sincrónicamente creando toda una coreografía armónica e inteligente.

Cuando se observa cómo funciona la célula, desde la tecnología y los conocimientos que se poseen en la actualidad, resulta realmente difícil creer que semejante estructura se haya podido originar mediante una cadena de accidentes acaecidos a lo largo de millones de años. Desde el evolucionismo se asume que esto debió ocurrir así, sin embargo no existen pruebas de ello, sólo hipótesis indemostrables. Lo que la naturaleza muestra es que siempre toda célula proviene de otra célula anterior. Es tanta la complejidad de la estructura y el funcionamiento celular que todavía no se ha llegado a entender del todo. Ni los mejores y más brillantes diseñadores humanos son capaces de reproducirla o crearla de novo en el laboratorio. No digamos ya elaborar tejidos u órganos formados por millones de células, a partir solo de productos químicos. 

Cuando Darwin presentó su famosa teoría, no se conocía nada de esto y era fácil suponer que las células podían surgir espontáneamente de la materia inorgánica del barro. Sin embargo, la ciencia ha demostrado lo absurdo que era ese argumento y ha puesto de manifiesto que la increíble complejidad celular se parece mucho más a un diseño inteligente. Es decir, a un auténtico milagro.