¿Qué caracteriza a las moléculas vivas? Los elementos no son diferentes si componen una molécula orgánica o inorgánica. Parecen idénticos e intercambiables. La característica obvia de los elementos que componen las moléculas vivas es que realizan funciones de una manera organizada. Sus enzimas digestivas, por ejemplo, desmantelan alimentos ingeridos en componentes absorbibles que son necesarios para mantener la vida. Estos son absorbidos, procesados, almacenados y distribuidos según sea necesario. Las células musculares participan en el movimiento y la locomoción; Las células del miocardio bombean sangre día y noche año tras año; Los glóbulos rojos transportan oxígeno y dióxido de carbono; Las neuronas transmiten señales neuronales a los músculos de las extremidades para inducir la locomoción; Las células altamente especializadas de la retina transmiten datos visuales a lo largo de las vías neurales ópticas a la corteza occipital donde se interpretan los fenómenos visuales; Otros centros neuronales del cerebro permiten la autoconciencia, la conciencia e incluso la contemplación de la conciencia cósmica. Debido a la organización, tantas partes móviles parecen estar sincronizadas, por lo que los organismos vivos pueden funcionar eficazmente. ¿De dónde es esta organización? ¿Cómo se estableció la increíble densidad de información en las primeras moléculas de ADN? ¿Cómo surgió una célula antes de que hubiera células?
Dada nuestra comprensión recientemente ampliada de las complejidades de la actividad molecular intracelular, uno debe razonablemente preguntar, ¿hay alguna célula que no sea irreduciblemente compleja? Esto no es un menosprecio de las brillantes observaciones de Charles Darwin acerca de la interrelación de todos los organismos vivos ni cuestionamos el hecho de la evolución. No podría haber imaginado las complejidades intracelulares que hemos descubierto recientemente. Durante su tiempo ocurrió totalmente en una "caja negra".
¿De dónde proviene el aparente sentido del propósito que caracteriza a tantos organismos vivos, el impulso para obtener alimento, crecer, reproducirse, evitar depredadores y proteger a los jóvenes? ¿Cómo surgió espontáneamente el concepto de código genético? La codificación de la información depende del pensamiento cognitivo de alto nivel.
¿Cómo obtuvo la primera célula ATP para ejecutar su bomba de sodio-potasio que genera y mantiene el potencial eléctrico transmembrana que es un componente absolutamente esencial de cada célula viva? La ATP sintasa, responsable de generar el ATP necesario para alimentar la mayoría de las funciones intracelulares, depende del gradiente de protones a través de la membrana mitocondrial para su fuente de energía, así como la cascada de transporte de electrones que produce la fuerza protónica que suministra energía para generar ATP. ¿Cómo se formaron los grandes ribosomas macromoleculares complejos cuando no había fábricas de proteínas funcionales para producir los polipéptidos de los que consistían?
¿Cómo se formaron los grandes ribosomas macromoleculares complejos cuando no había fábricas de proteínas funcionales para producir los polipéptidos de los que consistían?
Nuestra capacidad recientemente adquirida para analizar los organismos vivos a nivel molecular nos ha abierto los ojos a miríadas de nano-máquinas que funcionan a velocidades increíblemente altas, realizando acciones precisas, con asombrosa precisión, basadas en instrucciones específicas, procedentes de fuentes codificadas almacenadas en bibliotecas químicas , Que han preservado y transmitido fiablemente los misterios de la vida de generación en generación durante cientos de millones de años.
¡Hay tantas partes móviles! ¿Cómo evitan colisionar? Parecen tan correlacionados y sincronizados.
Al mirar atrás, observamos un gigantesco Big Bang biológico hace unos 520 millones de años. De repente, muchos de los filo y complejos planes de cuerpo multicelulares, irrumpieron en el paisaje marino. Las aparentemente explosivas fuerzas creativas, durante el período cámbrico, han cedido desde entonces. El ritmo cambió repentinamente y la resistencia y el ingenio emergieron. Siguió un largo período de clasificación, tamizado y diversificación que aún continúa. Diversas formas de vida se encuentran con cada mirada de búsqueda.
Ahora que los Homo sapiens han surgido finalmente en la parte superior de la cadena alimentaria y ya no necesitamos gastar cada hora de vigilia buscando alimento y protegiendo, tenemos tiempo para pensar y mirar a nuestro alrededor. Hemos extendido nuestra visión de manera significativa tanto interna como externamente. Lo que ahora vemos en ambas direcciones es absolutamente asombroso.
Al comienzo de mi carrera luchábamos por identificar las estructuras intracelulares con el microscopio óptico que resolvía los objetos hasta aproximadamente 1 μm. El microscopio electrónico pronto extendió nuestra resolución en varias magnitudes, a resoluciones de unos angstroms. Observamos moléculas vivas medidas en nanómetros. Las células eucariotas individuales que alguna vez fueron pensadas para ser pequeños paquetes de líquido proteico envuelto en bolsas de fosfolípidos, son de hecho fábricas complejas llenas de millones de nano-máquinas que se apresuran, actuando a velocidades increíbles, sin pausas y realizando todo el mantenimiento, Incluyendo el reemplazo con nuevas máquinas, sobre la marcha. Y si esta fábrica pasa a ser un enterocito situado en el intestino delgado, toda la fábrica será reemplazada, en promedio, cada cinco días.
¿Cuántas células, cada una con miles de nano-máquinas, están presentes en el cuerpo humano promedio que requiere organización y supervisión? ¿Es de 10 trillones o 100 billones? Ambas figuras aparecen impresas. Realmente no lo sabemos, pero lo que sea, está más allá de la comprensión humana. Y para complicar aún más las cosas, estas fábricas no son todas iguales. Cada órgano tiene funciones muy distintivas. Los glóbulos rojos llevan el oxígeno de los pulmones a los tejidos y el dióxido de carbono de los tejidos del cuerpo a los pulmones. Los glóbulos blancos combaten infecciones, inflamación clara y fabrican anticuerpos contra virus invasores. Las células especializadas en los islotes de Langerhans en el páncreas producen insulina, las células del hígado producen bilis, las células tiroideas producen tiroxina, las células del corazón se contraen y expanden la sangre de bombeo, y las neuronas interpretan la entrada visual, señalan las piernas para caminar y neuronas corticales cerebrales. El cerebro, por ejemplo, tiene cientos de diferentes subtipos de neuronas.
¡Tantas piezas en movimiento! Flagelos girando a 100.000 revoluciones por minuto, motor de ATP sintasa girando a 8000 RPM, produciendo moléculas de ATP a 20.000 por minuto, y motores de proteínas que transportan carga a 8 nm por paso a 375 pasos por minuto.
¡Tantas partes móviles y moviéndose tan rápido! Uno se recuerda de una experiencia que asiste a un ballet. Tanto movimiento pero todos perfectamente sincronizados con la música, todos coordinados y perfeccionados. Muy exigente de estamina y resistencia, sin embargo, no hay colisiones, caídas o interrupciones.
¿Dónde está el coreógrafo?
Extra:
(en español)
Notas finales
1. Lodish, H, et.al. Molecular Cell Biology , W H Freeman and Company, New York NY (2013) pp.544 – 552.
¿Cuántas células, cada una con miles de nano-máquinas, están presentes en el cuerpo humano promedio que requiere organización y supervisión? ¿Es de 10 trillones o 100 billones? Ambas figuras aparecen impresas. Realmente no lo sabemos, pero lo que sea, está más allá de la comprensión humana. Y para complicar aún más las cosas, estas fábricas no son todas iguales. Cada órgano tiene funciones muy distintivas. Los glóbulos rojos llevan el oxígeno de los pulmones a los tejidos y el dióxido de carbono de los tejidos del cuerpo a los pulmones. Los glóbulos blancos combaten infecciones, inflamación clara y fabrican anticuerpos contra virus invasores. Las células especializadas en los islotes de Langerhans en el páncreas producen insulina, las células del hígado producen bilis, las células tiroideas producen tiroxina, las células del corazón se contraen y expanden la sangre de bombeo, y las neuronas interpretan la entrada visual, señalan las piernas para caminar y neuronas corticales cerebrales. El cerebro, por ejemplo, tiene cientos de diferentes subtipos de neuronas.
¡Tantas piezas en movimiento! Flagelos girando a 100.000 revoluciones por minuto, motor de ATP sintasa girando a 8000 RPM, produciendo moléculas de ATP a 20.000 por minuto, y motores de proteínas que transportan carga a 8 nm por paso a 375 pasos por minuto.
¡Tantas partes móviles y moviéndose tan rápido! Uno se recuerda de una experiencia que asiste a un ballet. Tanto movimiento pero todos perfectamente sincronizados con la música, todos coordinados y perfeccionados. Muy exigente de estamina y resistencia, sin embargo, no hay colisiones, caídas o interrupciones.
¿Dónde está el coreógrafo?
Extra:
(en español)
El motor flagelar bacteriano, "Complejidad irreducible" y "Designio inteligente"
Notas finales
1. Lodish, H, et.al. Molecular Cell Biology , W H Freeman and Company, New York NY (2013) pp.544 – 552.
2. Savage, D F, et al., "Architecture and Selectivity in Aquaporins: 2.5 Å X-Ray Structure of Aquaporin Z," PLoS Biology 1, no. 3 (December 22, 2003):doi: 10.1371/journal.pbio.
3. Shapiro, L, Losick, R, "Protein Localization and Cell Fate In Bacteria," Science 276 (May 2, 1997): 712 – 18.
4. Harold, F M, The Way of the Cell, Oxford University Press, Oxford, England (2001) pp. 65-66.
5. Lili, C, "Traditional Theory of Evolution Challenge," Beijing Review (31 March – 6 April 1977): 10.
6. Levinton, J, "The Big Bang of Animal Evolution," Scientific American, (November 1992): 84 – 91; Kerr, R A, "Evolution’s Big Bang Gets Even More Explosive," Science 621 (1993): 1274 – 75; Monastersky, R, "Siberian Rocks Clock Biological Big Bang" Science News 144 (4 September 1993): 148.
7. Gould, S J, Wonderful Life, The Burgess Shale and the Nature of History W. W. Norton and Company, Inc. New York, N Y (1989) p. 56.
8. Chen, J Y, Li, C W, Chien, P, Zhou, and Gao, F, “Weng’an Biota-A Light Casting on the Precambrian World” paper presented to the origin of animal body plans and their fossil records, China 20 – 26, June 1999.
9. Lili, C, Chen, J Y, Zhou, G Q, Zhu, M Y, Yeh, K Y, The Chengjiang Biota: A Unique Window of the Cambrian Explosion, volume 10.
10. Gearty, W. "The Cambrian Explosion: Evolution’s Big Bang," Yale Scientific, 23:37 (December 23, 2013).
11. Lee, M.S.Y., et al., "Rates of Phenotypic and Genetic Evolution during the Cambrian Explosion, Current Biology, 23: 19, (October 7, 2013) pp. 1889 – 1895.
12. Gould, S J, Wonderful Life, The Burgess Shale and the Nature of History W. W. Norton and Company, Inc. New York, N Y (1989) p.57
13. Lodish, H, et.al, Molecular Cell Biology, W H Freedman and Company, New York, NY (2013) page 988 – 89.
14. Krimm, Samuel; Bandekar, J. (1986). "Vibrational Spectroscopy and Confirmation of Peptides, Polypeptides, and Proteins". Advances in Protein Chemistry. Advances in Protein Chemistry 38 (C): 181 – 364.
15. Lodish, H, et.al, Molecular Cell Biology, W H Freeman and Company, New York, NY (2013) p. 833.
16. Lodish, H, et.al, Molecular Cell Biology, W H Freedman and Company, New York, NY (2013) p. 547.
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