¿QUÉ ES LA DUPLICACIÓN CELULAR?

A pesar de que científicamente aun se cuestionan las causas determinantes del fenómeno, una cosa es cierta: en un momento dado de su vida, la ameba pasa por un proceso bastante extraño: la única célula que constituye su cuerpo se divide en dos minúsculas unidades, copias idénticas a la original. Este fenómeno, aunque en diversas modalidades, tiene lugar en todas las células pertenecientes al mundo vivo, trátese de bacterias, de plantas, de animales o del propio hombre. 

Como ya se ha dicho, no existe unanimidad en la opinión de los científicos. Según algunos autores, la duplicación de la célula constituye la condición necesaria para asegurar la supervivencia, y ello es muy evidente en el caso ya citado de la ameba: apenas modificado, en el curso del desarrollo, el equilibrio entre el volumen y la superficie celular (factor responsable de los intercambios imprescindibles con el medio exterior), la ameba repliega todas las terminaciones pseudopódicas y adquiere un aspecto esférico. El núcleo, primero esférico, adopta un aspecto alargado y a continuación se estrangula hacia el centro hasta dividirse por completo en dos mitades que se dirigen hacia los polos opuestos de la célula, donde se rodean de dos membranas independientes. Al llegar a este punto, la masa citoplasmática también se estrangula por el centro hasta separarse en dos mitades mas o menos equivalentes que se disponen alrededor de los núcleos: a partir de ahí, las dos amebas hijas están en condiciones de desarrollar independientemente su propia vida autónoma.

Este tipo de división celular, conocida comúnmente como división directa, es propia de un numero bastante limitado de células y admite ligeras variedades distintas de la típica escisión que ha sido descrita en el caso de la ameba. Otros grupos de protozoos se multiplican por gemación: el núcleo se dirige hacia la periferia del citoplasma generando una especie de protuberancia en la que penetra parte del propio núcleo; la yema si originada se desdobla para formar dos unidades celulares de distinto tamaño.

Finalmente, en otros casos, el núcleo se divide en un elevado numero de fragmentos, todos ellos muy parecidos, cada uno de los cuales se rodeo de un involucro de citoplasma hasta formar un numero también muy elevado de esporas, que una vez rota la membrana celular externa, son expulsadas hacia el exterior, donde en condiciones adecuadas pueden formar un nuevo individuo adulto. 

La mayoría de las células que forman el cuerpo de los organismos unicelulares y los tejidos de los pluricelulares, se multiplican según las reglas de la denominada división indirecta o mitosis, caracterizada por una serie de modificaciones que afectan al núcleo y cuya función, además de mantener constante la relación volumen/superficie celular, consiste en permitir al organismo alcanzar sus dimensiones adultas gracias al incremento en el numero de las células, asegurar la adecuada renovación de los elementos celulares envejecidos o enfermos y finalmente lograr la persistencia en el tiempo y en el espacio de las características de la propia especie.

¿QUÉ SON RELOJES CELULARES?

A partir del año 1729, cuando el científico francés Jean- Jacques de Mairan observó que las flores se abrían por la mañana y se cerraban posteriormente, manteniendo su ritmo regular incluso en el caso de que las plantas se mantuvieran experimentalmente en la oscuridad, numerosos investigadores han dedicado sus trabajos a los aspectos rítmicos o cíclicos de muchas de las actividades vitales , desde la fotosíntesis hasta la producción de algunas sustancias, desde la división celular hasta las variaciones diarias del ritmo cardiaco, respiratorio o de la temperatura corporal.

Sin embargo, se creía que tales procesos no podían tener lugar en los organismos unicelulares. Pero en la década de los cincuenta la profesora Batrice M. Sweenwy demostró lo contrario mediante una serie de experiencias sobre un alga unicelular Gonyaulax Polyedra. 

Este organismo tiene la curiosa propiedad de producir una luz verde azulada en distintas circunstancias, especialmente al ser perturbada. Debido a ello, al agitarse por la noche el mar o las olas, brilla una luz azulada que lentamente se apaga a medida que la ola muere sobre la playa. Al crear en el laboratorio condiciones ambientales análogas a las naturales, Goyaulax manifestaba el mismo comportamiento de fosforescencia con intensidad rítmica. Evidengemente, por tanto, existe en el interior de su minúsculo cuerpo un mecanismo que regula la luminiscencia.

¿QUÉ ES SENSIBILIDAD CELULAR?

 Una de las características más típicas de la materia viva es su capacidad para responder adecuadamente a los cambios producidos en las condiciones ambientales. Tenemos experiencia directa de ello, cuando nuestro organismo, a causa de un imprevisto aumento o disminución de la temperatura externa, recurre a una serie de medidas especificas para mantener a un nivel constante la temperatura corporal: en el primer caso comienza a sudar, y en el segundo comienza un castañeteo de los dientes que favorece un rápido movimiento de la musculatura superficial y por lo tanto un aumento de la temperatura corporal.

La capacidad de reaccionar frente a los cambios, o mejor, frente a los estímulos externos, no solo es prerrogativa de los organismos superiores sino que existe en todos los niveles de la escala biológica, incluso en la ameba citada.

Al hablar de los movimientos que la ameba es capaz de ejecutar, no se había mencionado el hecho de que frecuentemente tales movimientos constituyen una respuesta adecuada y controlada a ciertos cambios producidos en el entorno.

En la practica, el animal se desplaza por el continuo paso de la masa citoplasmática de su cuerpo desde el denominado estado de sol, muy fluido y desplazable, al estado de gel, semisólido y gelatinoso. Los biólogos han logrado obtener una prueba experimental de todo ello: han demostrado que, al disolver en el agua una pequeña cantidad de sales de calcio, el citoplasma de la ameba tendía a solidificarse, mientras que un efecto opuesto (es decir, una fluidificación de la masa citoplasmática del protozoo) se producía por el incremento en la misma muestra de sales de potasio.

Análogo comportamiento frente a sustancias químicas de distinta naturaleza tienen algunas bacterias putrefactoras que son atraídas por compuestos químicos particulares, comportamientos parecidos presentan algunos vegetales unicelulares muy simples y también un diminuto hongo unicelular semejante por su forma y dimensión a una cabeza de alfiler, que muestra unas propiedades verdaderamente interesantísimas. Ante todo dispone de una especie de olfato: en las proximidades de un objeto solido deposita una gota de una sustancia que está en condiciones de percibir con lo que dispone de una referencia hacia la que orientarse; posee también sentido de la gravedad, ya que si se sitúa sobre uno de sus costados tiende a levantarse. Finalmente, es sensible a la luz, de la que no se sirve para la obtención de energía (ya que al ser un hongo es un heterótrofo típico), sino para dirigirse hacia nuevas fuentes de alimento.

Según recientes descubrimientos, el sistema encargado de responder a los estímulos ambientales en el caso del paramecio esta particularmente desarrollado; se trata de un pequeño protozoo que vive en lugares húmedos y en aguas dulces, y cuyo cuerpo en forma característica de zapatilla esta completamente rodeado de cilios. En el interior del citoplasma están dispuestas una serie de fibrillas responsables de regular su comportamiento. 

El paramecio puede moverse más o menos rápidamente según las características del ambiente, puede sortear los obstáculos y alejarse de zonas demasiado cálidas o demasiado frías, o bien evitar con bruscos cambios de marcha las sustancias irritantes o perjudiciales para su pequeño organismo.

¿QUÉ SON MOVIMIENTOS CELULARES?

Todos los organismos unicelulares y varios tipos celulares que forman parte de estructuras mas complejas propias de los animales y delas plantas pluricelulares (en particular las células que nadan en las corrientes de los líquidos orgánicos) se caracterizan por la capacidad de moverse desplazando su cuerpo de un punto a otro de su espacio vital. En el caso de la ameba, al carece de órganos especializados, se mueve gracias a un fenómeno de desplazamiento del citoplasma a lo largo de las superficies sobre las que vive. Comienza por emitir en un punto cualquiera de su cuerpo un pseudopodo, al que poco a poco, transfiere todo su contenido citoplasmático. El pseudopodo, al ser grueso, permite una mayor adherencia al material que se utiliza como sustrato y atrae todo el resto del cuerpo hacia el punto de apoyo. Las experiencia realizadas con amebas mantenidas en laboratorio hacen pensar que probablemente la dirección del movimiento viene determinada por las condiciones locales del agua; en efecto un aumento o disminución del nivel acido del liquido circundante favorece o inhibe (acelerándolo o bloqueándolo) el movimiento de la ameba. La presencia  de una pequeña partícula de alimento o bien una pequeña burbuja de oxigeno, tienen el efecto de atraer a la ameba en esa dirección. 

Todas las células desnudas y carentes de una membrana rígida pueden desplazarse utilizando este mismo mecanismo. Así lo hacen los denominados Mixomicetes (organismos que en determinado caracteres recuerdan a los protozoos y en otros son parecidos a los hongos heterótrofos de organización más simple), numerosas células embrionales que durante el desarrollo deben desplazarse hacia las zonas en las que se completa su misión y también las células migradoras típicas de la sangre y de los tejidos conjuntivos de muchos organismos superiores que en general utilizan esta movilidad para alcanzar, en un tiempo relativamente breve, zonas del organismo en las que se requiera su extraordinaria presencia y su pronta intervención en la lucha contra la invasión de corpúsculos extraños al organismo, frecuentemente a causa de trastornos o enfermedades incluso graves.

Dentro de los protozoos existen asimismo otros tipos de movimientos celulares, que a diferencia del movimiento ameboideo descrito, requiere la intervención de órganos específicos. Se trata en general de los movimientos ciliares y de los flagelares. En el segundo de los casos, el orgánulo responsable es el flagelo, las células provistas de flagelo pertenecen normalmente al grupo de los protozoos flagelados, pero disponen también de flagelos numerosas bacterias y también los espermatozoides, aparte de células integradas en organismos complejos como las esponjas y órganos excretores. 

Los movimientos flagelares se realizan según tres modalidades diversas que dependen del numero de flagelos presentes, de la forma del cuerpo celular y de la densidad del liquido ambiental. En los tres casos se habla de movimiento en hélice, movimiento en látigo y movimiento en batido.

¿QUÉ ES EL CRECIMIENTO CELULAR?

  
La ameba crece mientras acumula en su interior los distintos elementos obtenidos del entorno, en un proceso parecido al del hombre, que con el paso de los años pasa de niño a muchacho a persona adulta. No obstante, incluso en el caso de la ameba, el crecimiento se produce según unas determinadas reglas: rebasado un cierto tamaño, la forma de la ameba es inadecuada para el tipo de vida desarrollado. Puesto que como ya se ha visto, todas las funciones vitales de la ameba tienen lugar a través de la superficie externa de la célula para asegurar un desarrollo normal de las funciones, es preciso que el volumen de la superficie celular guarde relación con el volumen del animal, y esta relación se pierde a partir de determinados tamaños. 

Al hacerse desfavorable la relación, el protozoo se encuentra en peligro de muerte por un insuficiente suministro de alimento y de oxigeno o incluso por la deficiencia en la liberación de sustancias de desecho dañinas o simplemente embarazosas. La célula vive continuamente empeñada en consumir y en parte reconstruir lo que inevitablemente se pierde. 

En algunos casos no demasiados frecuentes la célula pasa por momentos difíciles por falta del suministro adecuado de alimento: en esta situación, consume las sustancias de reserva que en los periodos de abundancia se acumularon en forma de inclusiones de distinta naturaleza. 

¿QUÉ ES LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA?

Juntamente con la nutrición, la ameba también realiza el proceso de respiración. Para ello, absorbe el oxigeno disuelto en el agua, siempre a través de la superficie celular, que utiliza en una especie de proceso de combustión que le sirve para quemar parte de los alimentos digeridos y asimilados y asi obtener la energía química contenida en las moléculas orgánicas. Como subproductos de estos procesos se elimina agua y anhídrido carbónico.

En el caso particular de determinados organismos (especialmente bacterias) que necesitan vivir en condiciones de ausencia total de oxigeno, las reacciones que realiza la rotura de las moléculas complejas para transformarlas en otras mas simples con producción de energía utilizan la materia orgánica como aceptores de electrones en las cadenas respiratorias: este proceso químico recibe el nombre de fermentación.

Tanto en la respiración como en la fermentación el compuesto de partida (que suele ser la glucosa) es escindido en un acido de tres átomos de carbono (ácido pirúvico). A partir de ahí las vías metabólicas son distintas según el proceso del que se trate: en la fermentación, la ulterior transformación del acido pirúvico es incompleta y se produce alcohol y anhídrido carbónico, mientras que en la respiración la propia molécula de acido pirúvico es quemada por completo en presencia de oxigeno, produciéndose anhídrido carbónico y vapor de agua. 

Pero lo realmente importante es la diferencia de rendimiento energético entre ambos procesos, que es menor en la fermentación, ya que la demolición de la molécula de acido pirúvico es detenida tras alcanzar una determinada fase.

¿QUÉ ES EL METABOLISMO CELULAR?

Ante todo conviene precisar que cualquier sistema vivo (y por tanto se incluye a la célula como individualidad) tiene la capacidad de transformar el material no organizado procedente del entorno en componentes de su propio cuerpo, es decir, en materia viva, obteniendo a la vez la energía necesaria para el desarrollo de todas las actividades vitales.

Estas transformaciones, que tienen lugar a través de la membrana celular, constituyen en su conjunto el metabolismo, en el que pueden distinguirse dos fases: una fase constructora o anabolismo, en la que la célula produce nueva materia viva utilizando para ello el material procedente del exterior, y una fase destructora o catabolismo, en la que la célula destruye las sustancias asimiladas para obtener la energía encerrada en las moléculas orgánicas y al mismo tiempo elimina todo cuanto no es utilizable por el organismo.

Para comprender mejor y de manera gráfica el modo cómo funciona la célula, imaginemos una jornada de trabajo (por así decir) de una ameba gigante, un protozoo de forma variable parecido a una gran gota de gelatina incolora, que vive en aguas estancadas o en charcos. Su cuerpo está formado por una célula y su citoplasma presenta dos zonas perfectamente diferenciadas: en el exterior, un estrato más denso (ectoplasma) que en cierto sentido desarrolla las funciones de la pared celular que falta, y en el interior una zona más fluida y escurridiza denominada endoplasma. La falta de membrana celular permite a la ameba desplazarse de un modo muy particular mediante la emisión y la retracción de protuberancias citoplasmáticas especiales, los pseudópodos o falsos pies, hinchados en la parte distal, hacia cuyo extremo es desplazada la totalidad del cuerpo del animal y por lo tanto varía su posición inicial.

En su desplazamiento a lo largo del tallo de una planta acuática o sobre el fondo de un estanque, a la ameba le es relativamente fácil localizar un poco de alimento, fagocitar un protozoo de tamaño todavía más pequeño, un alga unicelular o bien una diminuta bacteria.

Apenas la presa se encuentra a su alcance, inicia las operaciones de captura sirviéndose de los pseudópodos, que son extraordinariamente móviles. Para mayor seguridad, extiende un par de pseudópodos que rodean a la víctima como un anillo y, después de sujetarla, la engullen hacia el interior del citoplasma manteniéndola dentro de una especie de esfera. Al cabo de unos momentos, la presa comienza a disolverse: se produce el proceso de la digestión. El material que no es utilizable, es expulsado inmediatamente mediante la acción de una vacuola citoplasmática, a través de un punto determinado de la superficie celular. Un fenómeno completamente análogo tiene lugar cuando la ameba se engulle en su interior una gota de líquido.

En el caso de alimentos sólidos se habla de fagocitosis, mientras que la pinocitosis hace referencia a la introducción de sustancias líquidas. En el citoplasma de la ameba tomado como ejemplo es posible observar diversas vacuolas digestivas cuyo contenido se halla en diversos grados de digestión: naturalmente, dado que estos protozoos carecen tanto de boca como de año, la ingestión de alimentos y la expulsión de los desechos se producen en un punto indiferente de la superficie celular. 

Algunas veces este tipo de introducción activa de materiales se ayuda con un transporte pasivo de sustancias realizado gracias a las propiedades de las cubiertas celulares que son semipermeables, es decir, pueden ser atravesadas por el solvente de una solución determinada, reteniendo las moléculas del soluto a fin de equilibrar una eventual diversidad de concentraciones entre los líquidos contenidos en la célula y los del medio ambiente externo. Ello se realiza a través del fenómeno físico de ósmosis, que determina una atracción de líquidos, especialmente agua, por parte de la solución más concentrada (en general, la del interior de la célula) con respecto a la más diluida. En los animales pluricelulares (más adelante se verá por qué ello no es aplicable a las plantas pluricelulares), la toma del alimento por parte de las células se realiza normalmente por absorción, también en este caso, antes de penetrar en la célula, los alimentos deben haberse transformado a fin de estar en condiciones de ser absorbidos. 

Para ello sufrir una digestión fuera de las células (por eso se llama digestión extracelular) a expensas de las enzimas producidas por las propias células y que son vertidos al exterior del cuerpo celular. Una excepción en este sentido lo constituyen las células de algunos vertebrados que conservan la propiedad de englobar diminutas partículas sólidas.