El desarrollo de la microbiología ha traído muchos descubrimientos en las últimas décadas. Y uno de ellos son las peculiaridades del movimiento de bacterias flageladas. El diseño de los motores de estos antiguos organismos resultó ser muy complejo y, según el principio de su trabajo, es muy diferente de los flagelos de nuestros parientes eucariotas más cercanos de los protozoos. El motor de la bacteria flagelada ha sido la controversia más candente entre creacionistas y evolucionistas. Acerca de las bacterias, sus motores flagelares y mucho más: este artículo.
Biología general
Para empezar, recordemos qué tipo de organismos son y qué lugar ocupan en el sistema del mundo orgánico de nuestro planeta. El dominio Bacteria une una gran cantidad de organismos procarióticos unicelulares (sin núcleo formado).
Estas células vivas aparecieron en el escenario de la vida hace casi 4 mil millones de años y fueron los primeros pobladores del planeta. Ellos sonpueden tener varias formas (cocos, bacilos, vibriones, espiroquetas), pero la mayoría son flagelos.
¿Dónde viven las bacterias? En todos lados. Hay más de 5×1030 en el planeta. Hay alrededor de 40 millones de ellos en 1 gramo de suelo, hasta 39 billones viven en nuestro cuerpo. Se pueden encontrar en el fondo de la Fosa de las Marianas, en "fumadores negros" calientes en el fondo de los océanos, en el hielo de la Antártida, y actualmente tienes hasta 10 millones de bacterias en tus manos.
El valor es innegable
A pesar de su tamaño microscópico (0,5-5 micrones), su biomasa total en la Tierra es mayor que la biomasa de animales y plantas juntas. Su papel en la circulación de sustancias es insustituible, y sus propiedades de consumidores (destructores de materia orgánica) no permiten que el planeta se cubra con montañas de cadáveres.
Y no se olvide de los patógenos: la peste, la viruela, la sífilis, la tuberculosis y muchas otras enfermedades infecciosas también son causadas por bacterias.
Las bacterias han encontrado aplicación en la actividad económica humana. Desde la industria alimentaria (productos lácteos, quesos, verduras en escabeche, bebidas alcohólicas), la economía verde (biocombustibles y biogás) hasta los métodos de ingeniería celular y la producción de fármacos (vacunas, sueros, hormonas, vitaminas).
Morfología general
Como ya se mencionó, estos representantes unicelulares de la vida no tienen núcleo, su material hereditario (moléculas de ADN en forma de anillo) se encuentra en un área determinada del citoplasma (nucleoide). Su célula tiene una membrana plasmática yuna cápsula densa formada por el peptidoglicano mureína. De los orgánulos celulares, las bacterias tienen mitocondrias, puede haber cloroplastos y otras estructuras con diversas funciones.
La mayoría de las bacterias son flagelos. La cápsula apretada en la superficie de la célula evita que se muevan cambiando la célula misma, como lo hace la ameba. Sus flagelos son formaciones proteicas densas de varias longitudes y un diámetro de unos 20 nm. Algunas bacterias tienen un solo flagelo (monotrichous), mientras que otras tienen dos (amphitrichous). A veces, los flagelos están dispuestos en haces (lofotricosos) o cubren toda la superficie de la célula (peritricos).
Muchos de ellos viven como células individuales, pero algunos forman grupos (pares, cadenas, filamentos, hifas).
Funciones de movimiento
Las bacterias flagelares pueden moverse de diferentes maneras. Algunos solo se mueven hacia adelante y cambian de dirección dando tumbos. Algunos son capaces de contraerse, mientras que otros se mueven deslizándose.
Los flagelos bacterianos no solo funcionan como un "remo" celular, sino que también pueden ser una herramienta de "embarque".
Hasta hace poco, se creía que el flagelo de una bacteria se mueve como la cola de una serpiente. Estudios recientes han demostrado que el flagelo de las bacterias es mucho más complicado. Funciona como una turbina. Unido a la unidad, gira en una dirección. El impulso, o motor flagelar de las bacterias, es una estructura molecular compleja que funciona como un músculo. Con la diferencia que el músculo debe relajarse después de la contracción, y el motor bacteriano trabaja constantemente.
Nanomecanismo del flagelo
Sin profundizar en la bioquímica del movimiento, notamos que hasta 240 proteínas están involucradas en la creación del impulso del flagelo, las cuales se dividen en 50 componentes moleculares con una función específica en el sistema.
En este sistema de propulsión de bacterias, hay un rotor que se mueve y un estator que proporciona este movimiento. Hay un eje de transmisión, casquillo, embrague, frenos y aceleradores
Este motor en miniatura permite que una bacteria viaje 35 veces su propio tamaño en solo 1 segundo. Al mismo tiempo, el trabajo del propio flagelo, que realiza 60 mil revoluciones por minuto, el cuerpo gasta solo el 0,1% de toda la energía que consume la célula.
También es sorprendente que la bacteria pueda reemplazar y reparar todas las partes de su mecanismo de propulsión "sobre la marcha". Solo imagina que estás en un avión. Y los técnicos cambian las aspas de un motor en marcha.
Flagelos contra Darwin
Un motor capaz de funcionar a velocidades de hasta 60.000 rpm, con arranque automático y utilizando únicamente carbohidratos (azúcar) como combustible, con un dispositivo similar a un motor eléctrico, ¿podría haber evolucionado tal dispositivo?
Esta es la pregunta que se hizo Michael Behe, PhD, en 1988. Introdujo en biología el concepto de un sistema irreductible, un sistema en el que todas sus partes son simultáneamente necesarias para asegurar su funcionamiento y la eliminación de inclusouna parte conduce a una interrupción completa de su funcionamiento.
Desde el punto de vista de la evolución de Darwin, todos los cambios estructurales en el cuerpo ocurren gradualmente y solo los exitosos son seleccionados por selección natural.
Conclusiones de M. Behe, recogidas en el libro "Darwin's Black Box" (1996): el motor de una bacteria flagelada es un sistema indivisible de más de 40 partes, y la ausencia de al menos una dará lugar a una no funcionalidad completa del sistema, lo que significa que este sistema no podría haber surgido a través de la selección natural.
Bálsamo para creacionistas
La teoría de la creación presentada por el científico y profesor de biología, decano de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Lehigh de Belén (EE. UU.) M. Behe atrajo de inmediato la atención de los ministros de la iglesia y partidarios de la teoría del origen divino de la vida.
En 2005, Behe incluso fue testigo de una demanda en los Estados Unidos, donde Behe fue testigo de los partidarios de la teoría del "diseño inteligente", que consideró la introducción del estudio del creacionismo en el escuelas de Dover en el curso "Sobre pandas y personas". El proceso se perdió, la enseñanza de tal materia fue reconocida como contraria a la constitución vigente.
Pero el debate entre creacionistas y evolucionistas continúa hoy.
