Muchas bacterias se jactan de tener un dispositivo extraordinario que les permite la natación, el flagelo, el cual no tiene homólogos en células más complejas (1). En 1973 se descubrió que ciertas bacterias se desplazan en el medio líquido rotando sus flagelos. De esta manera el flagelo bacteriano trabaja como una hélice rotatoria— a diferencia del cilio cuyo movimiento se asemeja más al de un remo.
La estructura del flagelo
es completamente diferente a la del cilio. El flagelo es un filamento largo
similar a un pelo y que se encuentra anclado en la membrana celular. La porción
externa del filamento está constituida por única proteína denominada
“flagelina”. El filamento de flagelina es la superficie de la “hélice” que hace
contacto con el líquido durante la natación. En un extremo del filamento de
flagelina cerca de la superficie de la célula, hay una protuberancia en la
parte más densa del flagelo. Es aquí donde el filamento se conecta con el
impulso del rotor. El elemento que lo conecta está comprendido por la
denominada “proteína del gancho”. El filamento del flagelo bacteriano, a
diferencia del cilio, no contiene proteína del motor; si este último se echa a
perder el filamento queda quieto, flotando en el agua. Por lo tanto el motor
que hace rotar al filamento debe localizarse en alguna otra parte. Se ha
demostrado por experimentación que el tal se encuentra ubicado en la base del
flagelo, donde con microscopía electrónica observamos ciertas estructuras que
disponen como anillos. La naturaleza de la rotación del flagelo tiene claras
consecuencias inevitables, tal como se hace notar en un conocido libro de
bioquímica:
“[El motor de rotación flagelar] debe tener los mismos elementos mecánicos que otros dispositivos de rotación: un rotor (el elemento que rota) y un estator (el elemento estacionario). (2)”
El rotor se identifica en la figura como el anillo M, y el estator como el anillo C.
La naturaleza rotatoria del motor flagelar bacteriano fue un descubrimiento sorprendente e inesperado. En contraste con otros sistemas que generan movimiento mecánico (los músculos, por ejemplo) el motor bacteriano no utiliza directamente energía almacenada en moléculas carriers como el ATP. Antes, para mover el flagelo utiliza la energía producida por un flujo de ácido a través de la membrana bacteriana. Los requerimientos para un motor basado en este principio son absolutamente complejos y son el foco de una intensa investigación. Se han sugerido una cantidad de modelos para explicar el motor; ninguno de los cuales es simple. (Se muestra a uno de los modelos en la figura, solo para dar al lector una idea de la complejidad que se espera del motor).
El flagelo bacteriano utiliza un mecanismo de empuje de hélice. Por consiguiente, en él se encuentran los mismos requerimientos de otros sistemas de desplazamiento en líquidos. El hecho de que el flagelo esté necesariamente constituido por al menos tres partes—una hélice, un rotor y un estator— lo hace irreduciblemente complejo. La evolución gradual del flagelo, al igual que la del cilio, presenta un desafío gigantesco.
La literatura profesional que toca al flagelo bacteriano es tan abundante como la del cilio, con miles de papers publicados sobre la materia a lo largo de los años. Esto no es nuevo; el flagelo es un sistema biofísico fascinante, y las bacterias flageladas son importantes desde el punto de vista médico. Otra vez aquí, la literatura evolutiva se encuentra totalmente ausente. A pesar de que mencionamos anteriormente que toda la biología debe ser vista con los anteojos de la evolución, ningún científico alguna vez ha publicado un modelo sobre la evolución gradual de esta máquina molecular extraordinaria.
La situación se complica
En el flagelo, además de las proteínas discutidas, se requieren cerca de cuarenta proteínas más para su función. De nuevo, se conocen los roles exactos de la mayoría de las proteínas, incluyendo las señales químicas necesarias para encender y apagar el motor; proteínas “buje” que le permiten al flagelo penetrar a través de la membrana celular y la pared celular; proteínas que ayuden en el ensamblaje de la estructura; y proteínas para regular la síntesis de las proteínas de las cuales está constituido el flagelo.
En conclusión, como los bioquímicos han comenzado a examinar estructuras aparentemente simples como el cilio y el flagelo, se han quedado atónitos frente a la verdadera complejidad, caracterizada por decenas y aún cientos de partes articuladas de modo preciso. Es muy probable que muchas de las partes que no consideramos en este libro sean necesarias para que el cilio pueda cumplir su función en la célula. Como aumenta el número de partes requeridas, la dificultad de que el sistema haya evolucionado gradualmente se eleva hasta el cielo, y la probabilidad de escenarios indirectos se desploma. Darwin es cada vez más dejado de lado. Las nuevas investigaciones sobre los roles de las proteínas auxiliares no pueden simplificar un sistema irreduciblemente complejo. La intransigencia del problema no puede ser aliviada; solo se complicará.
REFERENCIAS:
1) Se puede encontrar una buena introducción al estudio del flagelo en Voet and Voet, p. 1259-1260. Detalles muy interesantes acerca del motor flagelar en: Schuster, S. C., and Khan, S. (1994) «The Bacterial Flagellar Motor,» Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure, 23, 509-539; Caplan, S. R., and Kara-lvanov, M. (1993) «The Bacterial Flagellar Motor,» International Review of Cytology, 147, 97-164.
2) Voet and Voet, p. 1260.
Autor: Michael
Behe. Recibio el doctorado en Bioquimica de la Universidad
de Pensilvania en el año 1978. Actualmente trabaja como profesor en la
Universidad de Leigh, como investigador en el Discovery Institute. Es uno de
los principales teóricos del Diseño Inteligente y ha escrito varios libros
sobre la temática. Su libro Darwin's Black Box: The Biochemical Challengue to
Evolution fue
seleccionado por la revista National Review y World como uno de los 100 libros
más importantes del siglo 20.
Traductor: Daniel Alonso - Estudia Licenciatura en Ciencias
Biológicas en la UNT, Argentina.
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