por Roberto E. Biaggi, Ph. D.
En artículos anteriores resaltamos el hecho de que muchos procesos en nuestros cuerpos dependen de una “serie causal esencial”; es decir, una cadena de eventos que, si se interrumpiera porque alguna de esas causas faltara (por ejemplo, el suministro de oxígeno), nuestra vida no sería posible. Y en esa instancia hablamos sobre la fotosíntesis como el mecanismo básico e irreductible que hace posible que tengamos una atmósfera con la proporción de oxígeno ideal para nuestra existencia. Pero ¿por qué será tan básico el oxígeno? Y aunque es cierto que la mayoría de los seres vivos necesitan oxígeno para vivir, en realidad más específicamente, lo necesitan para realizar las reacciones químicas que producen energía en la respiración celular, energía química como la molécula ATP (adenosín trifosfato), que suministra la energía necesaria para casi todo el trabajo en las células. Este proceso se llama fosforilación oxidativa y ocurre principalmente en un fantástico organelo, la mitocondria. Esta es la manera en que la energía de los nutrientes (por ej. la glucosa) se libera para fabricar ATP, y esta vía es tan común en los seres vivos porque con superior efectividad produce más energía que cualquier otro mecanismo.
Ya hablaremos sobre las mitocondrias, estas espectaculares usinas, comúnmente consideradas “máquinas quimiosmóticas con forma de poroto que sintetizan ATP”, y que ahora sabemos tienen una complejidad y funcionalidad mucho más extraordinaria. Ahora nos enfocaremos en el proceso final que fabrica el ATP, luego de varios pasos, usando complejos muy sofisticados, y que utiliza una máquina molecular sin igual, la enzima ATP sintasa (complejo ATP sintasa, o complejo V o F0F1-ATP sintasa). Esta máquina, un motor rotativo, cuyo descubrimiento y elucidación de su mecanismo enzimático en la síntesis de ATP, les mereció a los doctores Boyer y Walker el Premio Nobel en Química en 1997, tiene un diámetro de 10nm (10 millonésimas de milímetro), incluye dos motores rotativos, ¡y trabaja con una eficiencia cercana al 100%!
Como lo expresa un artículo científico
“Hoy la biología revela la importancia de ‘máquinas moleculares’ y de otras estructuras moleculares altamente organizadas que desarrollan los complejos procesos físico-químicos en los que se basa la vida”.
La ATP sintasa es una entre cientos de máquinas moleculares en las células, presente en todos los seres vivos y basada en proteínas. Está compuesta de dos motores rotativos, unidos por un estator. El motor F0 que está anclado en la membrana interna de la mitocondria rota a una velocidad de como 21.000rpm gracias a la fuerza motora protónica generada por protones de hidrógeno (H+), que entran a canales en la unidad F0 y hacen rotar su anillo C. Un eje, parte de la unidad F1 se inserta en la unidad F0 cosa de que cuando rota el anillo C hace rotar ese eje que produce un cambio conformacional en las subunidades del motor F1, y ese cambio de posición de las subunidades hace posible que se una un fosfato (P) al ya adherido ADP (adenosín difosfato) para formar ATP. Se necesita bombear 3 H+ para formar una molécula de ATP y cada rotación genera 3 moléculas de ATP. Todo este proceso es posible gracias al O2 que respiramos que es el último receptor de electrones en la cadena de transporte de electrones, lo cual facilita el movimiento de electrones hacia el último receptor. Y así, el último complejo, la ATP sintasa puede sintetizar ATP.
Como dijimos, la ATP sintasa tiene una efectividad de cerca del 100%; por lo cual, con esta tremenda rotación generada por protones de hidrógeno, cada motorcito produce 63.000 moléculas de ATP por minuto. Esto equivale a un total (con miles de estos motores en las células de todo el cuerpo) de ¡alrededor del peso de tu propio cuerpo en ATP por día! Y este ATP será la energía que permite todos los movimientos de actina en tus músculos, cada avance de una molécula de polimerasa traduciendo el ADN, y cada paso de una máquina de kinesina caminando a lo largo de un microtúbulo en tus células.
En las palabras del renombrado biólogo celular David Goodsell,
“la ATP sintasa es una de las maravillas del mundo molecular”.
Y con razón, en 1998, el pasado presidente de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos, Bruce Alberts, en un artículo introductorio celebrando las máquinas moleculares en la prestigiosa revista científica Cell (Célula), alababa las características sobresalientes de esas maravillosas estructuras en las células. Él expresó que:
“La célula entera puede considerarse como una fábrica que contiene una red elaborada y entrelazada de líneas de ensamblaje, cada una de las cuales está compuesta de un grupo de grandes máquinas proteicas… ¿Por qué llamamos máquinas proteicas a estos grandes sistemas proteicos de ensamblaje que subyacen la función celular? Precisamente porque, así como con las máquinas inventadas por los humanos para tratar eficientemente con el mundo macroscópico, estos sistemas proteicos de ensamblaje contienen partes movibles altamente coordinadas”.
Y al observar la eficiencia energética casi perfecta de estos motores, los científicos reconocen que son “…increíblemente sofisticados y -no así sus contrapartes hechos por el hombre- representan el pináculo de la nanotecnología”.
Este fantástico ícono de diseño inteligente continúa sorprendiendo hoy con espectaculares descubrimientos, que demuestran cada vez más una mayor elegancia funcional resultado de asombrosa previsión, planificación, ingeniería y diseño, algo que también se puede ver en prácticamente todas estas extraordinarias máquinas moleculares. Así que surge la pregunta:
¿Cómo pudo haber surgido una célula funcional sin estas irreductiblemente complejas máquinas moleculares? Todo sugiere la necesidad de un diseño inteligente con toda la información compleja necesaria especificada para estos fines. Como cristianos, creemos que es el resultado de la magnífica obra de nuestro Creador.
