La mitocondria no es la bacteria que era en su mejor momento, digamos hace dos mil millones de años. Desde que fue consumida por nuestro ancestro unicelular común, el orgánulo de la "fuente de energía" ha perdido la mayoría de sus más de 2000 genes, probablemente en el núcleo. Todavía quedan unos pocos, dependiendo del organismo, pero la pregunta es por qué. Una explicación, dice un matemático y biólogo que analizó la pérdida de genes en las mitocondrias a lo largo del tiempo evolutivo, es que el ADN mitocondrial es demasiado importante para codificarlo dentro delnúcleo y, por lo tanto, ha evolucionado para resistir el ambiente dañino dentro de la mitocondria. Su estudio aparece el 18 de febrero en sistemas celulares .
"No es que los genes 'perdidos' ya no existan en muchos casos, es que el núcleo produce las proteínas y las proteínas van a las mitocondrias, pero ¿por qué molestarse en tener algo en las mitocondrias cuando podrías tenerlo todo en el núcleo?", dice el coautor Ben Williams, becario postdoctoral en el Instituto Whitehead para la Investigación Biomédica." Es como decir que tienes una biblioteca central con todos tus libros, pero vamos a mantener 10 de ellos fuera del sitio en uncobertizo con goteras ".
A pesar de nuestra relación a largo plazo con las mitocondrias, gran parte de cómo nuestras células y estos orgánulos comensales trabajan juntos sigue siendo misteriosa y controvertida. Sabemos que la adquisición de mitocondrias puede haber provocado uno de los eventos evolutivos más importantes de la historia al dar el comúnancestro de los eucariotas nuestro reino de la vida la energía para volverse multicelular. Y sabemos que cada una de nuestras células puede poseer docenas o cientos de mitocondrias, que son esenciales para impulsar todo, desde nuestros músculos hasta nuestro cerebro. Pero lo extraño es que enCasi todos los organismos multicelulares, las mitocondrias se han mantenido independientes al retener algunos genes vitales, a pesar de que puede ser más seguro para la célula almacenar estos genes en el núcleo.
Para descubrir qué hace que los pocos genes en las mitocondrias sean tan esenciales, Williams y el autor principal Iain Johnston, investigador de la Universidad de Birmingham, tomaron todos los datos generados sobre los genes mitocondriales y los lanzaron a una computadora. Después de unos pocossemanas, con el algoritmo desarrollado por Johnston, la computadora retrocedió una línea de tiempo para la pérdida de genes mitocondriales a lo largo de la historia evolutiva.
"Las hipótesis que subyacen a las posibles razones para que las mitocondrias mantengan sus propios genes se han debatido durante décadas, y este es el primer enfoque basado en datos para abordar esta cuestión", dice Johnston. "Se ve facilitado por el hecho de que hay miles degenomas mitocondriales de un conjunto muy amplio y diverso de taxones disponibles, por lo que ahora podemos aprovechar los datos y dejar que hablen por sí mismos ".
El análisis reveló que los genes que se retienen en las mitocondrias están relacionados con la construcción de la estructura interna del orgánulo; de lo contrario, corren el riesgo de ser extraviados por la célula, y el ADN de estos genes utiliza un patrón muy antiguo que permite que el ADN mitocondrialpara unirse fuertemente y resistir la ruptura. Williams y Johnston creen que este diseño, que normalmente no se encuentra en nuestro propio ADN, es probablemente lo que evita que los genes mitocondriales se rompan durante la producción de energía mitocondrial.
A medida que se produce energía dentro de las mitocondrias, en forma de ATP, se emiten radicales libres, los mismos radicales libres que son un subproducto común de la radiación. En esencia, la energía producida por las mitocondrias viene con una cierta cantidad de destrucción, y podría ser que las mitocondrias sean capaces de resistir este daño. "Se necesitan especialistas que puedan trabajar en este ambiente ridículamente extremo porque el núcleo no es necesariamente el mejor ajuste", dice Williams.
Los investigadores también observaron que la pérdida de genes mitocondriales que ha tenido lugar en todo el reino eucariota ha seguido el mismo patrón. Esta es una lección de que la evolución puede seguir el mismo camino muchas veces, y no siempre es un proceso completamente aleatorio.entorno celular, la evolución de la pérdida de genes mitocondriales se volvió casi predecible entre diferentes organismos. "Si podemos aprovechar los datos sobre lo que ha hecho la evolución en el pasado y hacer declaraciones predictivas sobre hacia dónde se dirigirá a continuación, la posibilidad de explorar la biología sintética y la enfermedadson enormes ", dice Johnston.
Usando su algoritmo, el dúo planea explorar las razones de los cloroplastos, así como dónde las enfermedades mitocondriales, que a menudo son bastante devastadoras, encajan en este panorama más amplio. Si bien este estudio no cierra la puerta a por qué todavía tenemos mitocondriasADN, los autores dicen que encuentra un término medio para muchos argumentos diferentes en el debate.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Prensa de celda . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :