Los teóricos del diseño inteligente han insistido desde hace mucho que el caso del diseño es un argumento tan científico como positivo. La clave para la detección de diseño reside en características particulares que los agentes inteligentes dejan como sellos o firmas de su propia actividad. Sabemos que las causas inteligentes están incluidas dentro de la única categoría de explicación: aquellas capaces de visualizar, y por último actualizar, un objetivo final complejo y funcionalmente específico. Por lo tanto, una vez que se hace presente cierto sistema funcionalmente integrado y complejo en la naturaleza, podemos inferir que alguna medida de deliberación racional y concisa ha sido empleada en su desarrollo.
Previamente, he dirigido mi atención a la ingeniería fascinante del aparato de ensamblaje flagelar, resaltando las marcas claras de diseño pertinentes al sistema. Por detalles acerca del diseño en ensamblaje flagelar, pueden leer mis artículos aquí y aquí. Ahora, busco destacar una nueva y más clara incidencia de diseño: los mecanismos moleculares elegantes que cimientan la conmutación rotacional y la transducción de señal.
Antes de que podamos apreciar correctamente los detalles y los tecnicismos de este sistema, es necesario dar un paso atrás para comprender primero los principios fundamentales en los cuales está basado. Las bacterias son capaces de moverse en dirección a las fuentes de alimento, como la glucosa, por un proceso conocido como “quimiotaxia”. Un requisito para que eso ocurra es la habilidad del motor flagelar bacteriano de, literalmente, invertir la marcha. Este cambia de giro desde el sentido contrario a las agujas del reloj, a uno en el sentido de las agujas del reloj. Esta conmutación de la rotación ocurre en respuesta a estímulos químicos que provienen desde el exterior de la célula. Estas señales químicas son detectadas por un circuito de transducción de señal de dos componentes, que opera a fin de inducir una modificación en la rotación flagelar.
¿En qué consiste el sistema regulador de dos componentes?
En general, un sistema regulador de dos componentes comprende una proteína integrada a la membrana conocida como “histidina-quinasa” y una proteína citoplasmática denominada “regulador de respuesta”. A fin de entender mejor este concepto, échele un vistazo al siguiente gráfico:
La histidina quinasa presenta dos dominios: uno receptor y otro emisor. El primero se encuentra localizado por fuera de la célula, y esta idealmente situado para que pueda detectar las señales ambientales ingresantes. Él último está situado sobre el lado citoplasmático de la membrana celular, y esta posicionado de tal manera que puede interactuar con el regulador de respuesta.
Los estímulos externos provocan un cambio conformacional en la histidina quinasa. Esto resulta en la transferencia de grupos fosforilos (autofosforilación) desde el ATP al residuo de histidina. El grupo fosforilo es cedido al residuo de aspartato del regulador de respuesta. Esto capacita al regulador de respuesta para que este se adhiera el ADN con el objetivo de regular genes determinados.
Transducción de señal: cómo la bacteria detecta a los nutrientes.
Lo que he descrito anteriormente representa a un sistema regulador de dos componentes muy sencillo. Sin embargo, era necesario darle una mirada al sistema en un principio, antes de que describamos su aplicación en el caso de la quimiotaxia. Este es el último tema que tocaré. Puede ser de mucha utilidad a los lectores revisar el siguiente diagrama mientras leen las descripciones dadas abajo:
¿Cómo detecta una bacteria a un gradiente químico? La respuesta reside en ciertas clases de receptores transmembrana designados como proteínas quimiotacticas aceptoras de metilo (de ahora en más, MCPs). Diferentes MCPs pueden detectar diferentes tipos de moléculas, y son capaces de unirse a atrayentes o repelentes. Luego estos receptores se comunican —y activan— las así denominadas “proteínas Che”.
Las proteínas nombradas como CheA y CheW se encuentran en contacto con el receptor. La primera es la histidina quinasa para este sistema. Una vez activado el receptor, las CheA experimentan una autofosforilación. Existen dos reguladores de respuesta denominados CheB y CheY. Hay una transferencia de un grupo fosforilo a sus residuos de aspartato desde la CheA. Subsecuentemente , la CheY interactúa con la proteína responsable de la conmutación flagelar, denominada FliM. Esta induce un cambio en la dirección de la rotación desde el sentido en contra de las agujas del reloj, al sentido de las agujas del reloj.
La rotación en sentido de las agujas del reloj sacude al armazón entero del flagelo, provocando su desvinculación. El resultado es que la bacteria da “tumbos”. Esto significa que la bacteria es capaz de redireccionar su curso, reevaluar repetidamente su rumbo y ajustarlo en respuesta a estímulos ambientales tales como nutrientes o sustancias toxicas.
Y el otro regulador de respuesta que mencioné, CheB, ¿qué es lo que hace? Aquí es donde el asunto se pone muy interesante. Cuando es activada CheB por la histidina quinasa de CheA, opera como una metilesterasa. Esto quiere decir que remueve activamente grupos metilos desde los residuos de glutamato sobre el lado citoplasmático del receptor. Mientras tanto, otra proteína (conocida como CheR) añade activamente grupos metilos a los mismos residuos de glutamato: trabaja como una metiltransferasa.
En este punto la ingeniería muestra una explosión de genialidad. Si el estimulo se encuentra a un nivel elevado, habrá una correspondiente declinación del nivel de fosforilación de la proteína CheA: y, como consecuencia, de los reguladores de respuesta CheY y CheB también. Recuerde que el rol de CheB es remover grupos metilos desde los residuos de glutamato que se encuentran sobre el lado citoplasmático del receptor. Pero ahora, la fosforilada CheB no se encontrará disponible y así su trabajo no podrá ser realizado. Como consecuencia el grado de metilación de las MCPs se elevará. Cuando las MCps se encuentren excesivamente metiladas, la célula se desplazará continuamente ya que las MCPs están poco sensibles a los estímulos.
Esto ocasiona que el nivel de CheA y CheB fosforiladas se incrementen aún cuando el nivel de atrayente permanece elevado, y la célula comience a tumbar. Ahora, la CheB fosforilada esta capacitada para desmetilar a las MCPs, y los receptores se encuentran otra vez habilitados para responder a señales químicas atrayentes. En el caso de las repelentes, la situación es similar —excepto que en este caso, son las MCPs menos metiladas las que responden menos, mientras que las saturadas de grupos metilos responden más. Este tipo de regulación da a entender que la bacteria tiene un sistema de memoria para las concentraciones químicas del pasado reciente y las compara con las señales que recibe en el momento. Por lo tanto, puede detectar si está moviéndose hacia los estímulos químicos, o simplemente alejándose de ellos.
Conclusión
Los Darwinistas dicen con frecuencia que no existe tal cosa como una evidencia positiva de diseño inteligente, y que nuestro programa consiste enteramente en ataques a la eficacia de la evolución. Pero este argumento nunca ha llegado a ser demasiado convincente.
El sistema que he descripto arriba luce notablemente similar a un sistema brillantemente pensado con un propósito. Como agentes racionales y conscientes, tenemos experiencia con sistemas que pueden ser formados por virtud de los procesos transparentes y no-dirigidos del azar y la necesidad. También estamos relacionados con aquellos sistemas que requieren la intervención y dirección de un agente consciente.
Traductor: Daniel Alonso - Estudia Licenciatura en Ciencias Biológicas en UNT, Argentina.
El flagelo bacteriano representa no solo un problema de
complejidad irreductible. La cuestión va mucho más allá de esto. Lo que ahora
estamos observando son sistemas irreduciblemente complejos, dentro de sistemas irreduciblemente complejos. Cómo es
que mutaciones aleatorias, complementadas con selección natural, pudieron haber
ensamblado a tal sistema finamente combinado es una pregunta con la cual
desafío cualquier darwinista a que me dé una simple respuesta.
Autor: Jonathan McLatchie – Tiene un MRes en biología evolutiva y sistematica de la
Universidad de
Glasgow. Actualmente es redactor de Evolution News and Views.
Traductor: Daniel Alonso - Estudia Licenciatura en Ciencias Biológicas en UNT, Argentina.
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