miércoles, 23 de junio de 2010

También tus nervios evidencian diseño inteligente

Tus nervios y corazón dependen de poleas, cerrojos e interruptores

4 junio 2010 — Los biólogos siguen examinando más y más de cerca unas máquinas celulares que funcionan justo como las fabricadas por el hombre, sólo que a unas escalas tan diminutas que controlan átomos individuales. Particularmente interesantes son las compuertas en las membranas de las células que admiten a ciertos átomos pero que excluyen a otros. Un reciente artículo en la revista Cell por un equipo australiano ha descubierto que la compuerta de potasio tiene un elegante conmutador que emplea poleas, interruptores y un cierre giratorio parecido a un iris que permite la entrada selectiva de iones de potasio.1

El corazón y el sistema nervioso central (SNC) recurren al potasio (K) para establecer cargas eléctricas en las neuronas. Estas cargas se desplazan por los nervios como portadoras de mensajes o, en el caso del corazón, establecen las oscilaciones eléctricas necesarias para mantener el corazón en actividad. ¿Cómo lo hacen estas compuertas para dejar entrar el potasio, pero para mantener fuera los iones de sodio (Na), que tienen una masa atómica 8 unidades más ligeras?


Diagrama esquemático de un canal iónico. 1 - dominios de canal (normalmente son cuatro por canal), 2 - vestíbulo exterior, 3 - filtro de selectividad, 4 - diámetro del filtro de selectividad, 5 - sitio de fosforilación, 6 - membrana celular. Ilustración: Paweł Tokarz

Hay muchos grupos que han estudiado los canales del potasio durante años (p. ej., 17/01/2002, 12/03/2002). La compuerta consiste en cuatro partes primarias ajustadas de modo que forman un canal, con un «filtro de selectividad» que asegura que sólo entren los iones de potasio. El equipo australiano estudió una compuerta determinada del potasio, el canal Kir, y descubrió varias acciones mecánicas en funcionamiento:

  • Cierres: «Hay conexiones intersubunitarias agrupadas cerca de la membrana en el conjunto del cierre, pero se reorganizan, en el conjunto no cerrado, en un conjunto más extenso de interacciones».
  • Irises: «El efecto neto de una apertura coordinada en todas las cuatro interfaces (estructuras VI–VIII) es el de una dilatación simétrica a modo de un iris de una apertura estrecha al vestíbulo intracelular de aproximadamente 4.5 Å en relación con I (Figura 1G), extendiendo el poro de permeación a traavés de ambos dominios (Película S2).»
  • Poleas: «El acoplamiento queda facilitado por acciones de los términos N y C, que actúan de forma efectiva como un sistema de poleas. El dominio intracelular de cada subunidad es un bocadillo similar a la inmunoglobulina [beta], recubierto en la superficie por los términos N y C. Su término C está fijado tanto al término N como al bocadillo subyacente [beta], de modo que todos los movimientos son interdependientes. Además, las interacciones paralelas de las láminas [beta] que se forman entre el [beta]CN en una subunidad y [beta]M por la otra (Figura 3D) adaptan el pliegue básico entretejiendo subunidades vecinas en un círculo, acoplando el movimiento de cada subunidad al de su vecino».
  • Conmutadores: «Nuestros descubrimientos proporcionan una clara indicación de que el filtro de selectividad puede cambiar entre configuraciones no conductora y conductora sin un desplazamiento significativo de las hélices interiores. Esto es distinto de hallazgos de que la inactivación en el filtro de selectividad se activa por un ensanchamiento en el cruce del haz, y viceversa ([Blunck et al., 2006] y [Cordero-Morales et al., 2007]). En tanto que la investigación en la actividad de la compuerta del filtro de selectividad se ha concentrado fundamentalmente en la inactivación de tipo C, nuestros datos indican que el filtro de selectividad no está limitado a esto, y que es susceptible de un cambio conformacional global sutil, lo que sugiere una función más universal en la función de las compuertas de lo que se había creído hasta ahora».
  • Rotores «Las estructuras se apiñan en dos grupos con distintas confirmaciones, independientes del grupo espacial y de la forma cristalina. La diferencia entre los grupos se corresponde con una rotación de cuerpo rígido de 23° (contemplado desde la membrana), alrededor del pliegue molecular cuádruple, de todo el conjunto intracelular en relación con el poro que atraviesa la membrana (Figura 1C) (Película S1)».

Canal bacteriano del potasio cerrado (izquierda, entrada PDB 1k4c con el dominio de la compuerta tomado de 1f6g) y abierto (derecha, 1lnq). Pueden detectar diferencias de voltaje a través de la membrana y luego cambiar la conformación para realizar su función. Ilustración: David S. Goodsell

Todas estas acciones mecánicas están coordinadas y son «globales», según ellos. Una subsección del artículo se titulaba: «Ion Configuration Is Linked to the Global Conformation of the Channel [La configuración iónica, vinculada con la conformación global del canal]», y otra era: «Torsión: La conformación global está correlacionada con la orientación de la hélice deslizante». Es de señalar que «global» era un término característico en este artículo: «Un resultado principal es que el número y la distribución de sitios de iones ligados en el filtro de selectividad son contingentes a los cambios globales de conformación».2 El artículo incluye animaciones que muestran cómo estos movimientos de torsión, doblado, cierre y tracción funcionan de forma conjunta de modo que los iones apropiados pasan y los no apropiados no lo hacen. Toda la compuerta cambia de un estado conductor a otro no conductor como respuesta a indicaciones medioambientales, igual que un torniquete automatizado o un sistema de puente levadizo a una escala vastamente diferente.

Para un breve sumario de este artículo, véase Science Daily. PhysOrg reproducía la película de 5 minutos del artículo de Gulbis y Clarke que explica sus principales descubrimientos y exhibe animaciones de la compuerta Kir del potasio en acción. A los 2:20 minutos de la película se puede ver la rotación en 23° de la subunidad inferior. A los 3:25 minutos se pueden ver algunos de los cambios globales de confirmación (conmutadores, cierres y poleas) que operan el mecanismo del canal. El espectador debería tener en cuenta que en la vida real estas acciones se realizan a alta velocidad. El canal Kir puede pasar selectivamente millones de iones de potasio por segundo a la vez que rechaza a los intrusos. Debido a canales con compuertas de cargas eléctricas como éstas, las neuronas pueden transmitir hasta mil impulsos por segundo a velocidades de 120 metros por segundo.


1. Clark, Caputo, Hill, Vandenburg, Smith and Gulbis, «Domain Reorientation and Rotation of an Intracellular Assembly Regulate Conduction in Kir Potassium Channels», Cell, 3 de junio de 2010 DOI: 10.1016/j.cell.2010.05.003.

2. Los biólogos moleculares usan la frase cambio de conformación para referirse a cualquier reorganización física de los dominios de una proteína o molécula celular, como una torsión, rotación, doblado o plegado de algunas partes en relación con otras. Es comparable a las acciones de maquinaria con piezas móviles.

No hay mención de la evolución en este artículo. Las únicas referencias oblicuas a la evolución que aparecen en absoluto son seis aseveraciones de que algunos aminoácidos aparecían «conservados» (es decir, no evolucionados» en diversas posiciones del canal, dos de los cuales estaban «sumamente conservados». Bien. Muy bien: Darwin no tiene aquí ningún rol. Aquí hay moléculas realizando tareas mecánicas de precisión, con una función exquisitamente afinada, absolutamente esencial para la vida, en todas las categorías de vida desde las bacterias (12/03/2002) hasta el hombre. La elegancia y sofisticación de estas compuertas es pasmosa. ¿Qué posible beneficio tiene aquí la teoría de la evolución? ¿En qué ayuda a elucidar la estructura de estas compuertas, o en qué nos ayuda a comprender su origen? Al contrario, es por su designio, su plan inteligente, que captamos el designio, que encontramos el designio, que comprendemos el diseño, que podemos realizar la retroingeniería del diseño, y que aplicamos el diseño. Podemos contemplar el diseño de estas compuertas y aprender algo. El diseño que encontramos en los seres vivos funciona tan bien que puede motivar a los científicos a diseñar mejores dispositivos artificiales. Es ciencia de Diseño Inteligente de principio a fin.

Detengámonos un momento la próxima vez que sintamos una sensación placentera —sea por unos alimentos sabrosos, el uso del matrimonio, una taza de café caliente, una brisa suave que acaricia la piel, la dureza de un músculo bien ejercitado, una vista hermosa, una música maravillosa, un abrazo afectuoso— y ponderemos que estas sensaciones no suceden por azar. Estas activas sensaciones (y muchas más señales pasivas en el sistema nervioso autónomo) son mediadas por billones de máquinas canalizadoras del potasio de un diseño exquisito. Funcionan durante toda la vida sin nuestro pensamiento consciente. Esto nos lleva a otro beneficio de una ciencia fundamentada en la realidad de un plan inteligente. La comprensión de la complejidad de estas estructuras, que funcionan con tanta eficiencia a esta escala tan increíblemente diminuta, lleva al asombro. El asombro lleva a la humildad. La humildad lleva a la adoración al Creador. La adoración lleva al desinterés. El desinterés lleva al altruismo. ¿No iría mejor todo con todos estos resultados?


Fuente: Creation·Evolution HeadlinesYour Nerves and Heart Depend on Cellular Pulleys, Latches and Switches 4/06/2010 Redacción: David Coppedge © 2010 Creation Safaris - www.creationsafaris.com
Traducción y adaptación: Santiago Escuain — © SEDIN 2010 - www.sedin.org
Usado con permiso del traductor para: www.culturacristiana.org

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