¿QUÉ ES LA MITOSIS?

En 1882, el alemán Walter Fleming describió por primera vez en su obra La sustancia celular, el núcleo y la división celular el proceso por el que los cromosomas del núcleo, a través de la mitosis, aseguran a las células la posibilidad de reproducción continuada según las características propias del organismo de l que forman parte. EN la fase inicial de la mitosis, denominada profase, el material cromosómico se condensa y los cromosomas comienzan a individualizarse y hacerse visibles; cada cromosoma aparece dividido longitudinalmente en dos partes iguales, las cromátidas, unidas por el correspondiente centrómero. En este preciso momento, la membrana nuclear y el nucléolo se disuelven por completo favoreciendo la manifestación de una nueva estructura, el huso acromático (que significa que no toma coloración), formado por una serie de delgados filamentos: cada fibrilla se dispone entre los polos de la célula, unida a los centrómeros de los distintos cromosomas.

En la célula animal, en los extremos del huso, se disponen dos centriolos; en cambio, en la mayoría de células vegetales, a pesar de estar presente el huso, faltan los centriolos.

Al termino de la profase, que en general constituye la etapa mas larga de toda la mitosis, se inicia la metafase, en la que los cromosomas, que aparecen doblados y en correspondencia con el centrómero, se disponen en la región ecuatorial del huso con los respectivos centrómeros dirigidos hacia el centro de la célula, en una especie de disposición estelar.

En este punto del proceso (con lo que se entra en al tercera fase, llamada anafase), y como obedeciendo a una misma orden partida de los extremos del huso, las fibras del mismo comienzan a "tirar" hacia los polos celulares a los elementos cromosómicos perfectamente diferenciados en las cromatideas que los constituyen: el centrómero es el primero en iniciar los movimientos, seguido ´por los segmentos del cromosoma. 

Las dos nuevas series de cromosomas, idénticas y completas, se establecen junto  a los polos de la célula. A continuación, se inicia el ultimo episodio de la mitosis, la telofase, durante la cual se asiste, en una especie de proyección al revés, al retorno de las condiciones iniciales de los dos complejos cromosómicos originados en el interior de la célula: los cromosomas pierden su individualidad, adoptando de nuevo el aspecto de una masa uniforme; desaparece asimismo el huso acromático, se evidencian de nuevo los nucleolos a la vez que alrededor de cada una de las masas cromosómicas se forma de nuevo la membrana nuclear. simultáneamente, en la zona ecuatorial de la célula dos acontecimientos, diferentes según se trate de células animales o vegetales, permiten la repartición del material citoplasmático. En los animales, aparece en dicha zona una especie de surco que  a través de un proceso de profundización divide a la célula en dos mitades, formándose células hijas que rápidamente adquieren la libertad y están en condiciones de llevar una vida independiente; en las células vegetales, en cambio, aparece en el citoplasma una pared de separación de celulosa en el centro de la célula originaria.

Terminada la mitosis, cuya duración varía entre algunos segundos y algunas horas, según el tipo celular considerado, la célula entra en fase de reposo (denominada interfase), procediéndose a la reconstrucción del material genético departida cuya mitad se ha utilizado en el curso de la precedente división.

la duplicación del material genético se prolonga por un espacio que va de seis a doce horas y en general el proceso se detiene aproximadamente una hora antes de iniciarse un nuevo proceso mitótico.

¿QUÉ SON LOS CROMOSOMAS?

Son corpúsculos cuya estructura solo es visible en determinados momentos de la vida celular, precisamente en coincidencias con el inicio de la mitosis . En esta fase aparecen al ser observados al microscopio óptico, con su típica forma de bastón, generalmente doblados o bien en forma de V de unas 5 μ de largo (en el hombre, por ejemplo), y divididos en dos brazos por una estrangulación que recibe el nombre de centrómero: cada cromosoma está formado por largas moléculas de ADN dispuestas en forma de doble hélice, que como se verá constituyen la base química del código de la vida.

El número y la forma de los cromosomas es constante para cada especie: por ejemplo, en las células del trigo existen 10 pares, en el ratón 20 pares, en la mosca del vinagre 4 pares, y en el hombre 23 pares. En cada célula normal, no germinal, existen dos ejemplares de cada cromosoma, idénticos por la forma y por sus dimensiones (cromosomas homólogos), en en los que los genes se encuentran distribuidos de modo equivalente y cuya información genética deriva en una mitad del padre y en la otra de la madre. Todas las células que forman el cuerpo de los organismos y que contienen dos series idénticas de cromosomas homólogos se denominan diploides (en biología se designan con la expresión 2 n, siendo el n el numero típico de cromosomas propio de la especie); en cambio, las células germinales (las que intervienen potestivamente en la fecundación, para formar un individuo hijo) poseen un patrimonio cromosómico reducido a la mitad. Estas células se denomina haploides, y con su unión se restituye el numero cromosómico.

¿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.