28/07/2007 Fuente: Reasons To Believe

Esos asombrosos motores moleculares

David H. Rogstad

En mi curso universitario de biología en Caltech a fines de la década de 1950, la célula se entendía simplemente como una variedad de reacciones químicas que ocurrían dentro de una diminuta probeta.1 Ahora, 50 años después, los científicos saben que la estructura dentro de una célula es muchísimo más compleja y muestra una organización elegante que sugiere un Diseñador.

 

Entre otras cosas, la célula incluye una asombrosa colección de motores moleculares, algunos de los cuales viajan a lo largo de delgados filamentos de apenas unas pocas moléculas de diámetro. Los cargamentos necesarios para los diversos procesos celulares son llevados de un lado a otro en la célula sobre estos microfilamentos, de una forma que se asemeja a los enormes sistemas de transporte de una ciudad moderna.

 

Los biólogos han identificado múltiples categorías de proteínas-motores en la célula. Tres que han sido estudiadas ampliamente son las miosinas, las quinesinas y las dineínas.2 Las dos primeras contienen tanto como 20 clases diferentes, y con el tiempo probablemente se irán descubriendo muchas más. Las diferentes categorías reflejan propiedades como (a) las formas precisas de los motores, determinadas por las proteínas de las que están hechos; (b) los tipos de carriles sobre los cuales viajan los motores, ya sea microfilamentos de actinas o de microtúbulos; y (c) la dirección en que viajan los motores a lo largo de estos microfilamentos. Pueden verse ilustraciones impresionantes de estos motores (y otras características y procesos dentro de la célula) en el video animado de 8 minutos The Inner Life of a Cell (La vida interior de una célula), disponible en Studio Daily.3

 

Los investigadores se interesan especialmente en comparar estos motores biológicos con los que han sido diseñados por los humanos. Dos características clave para la comparación son la eficiencia (donde 100% es el máximo) y el tamaño. Para dispositivos macroscópicos hechos por el hombre, los motores eléctricos son los más eficientes, operando a una eficiencia de hasta el 64%. Para motores de combustión interna, la eficiencia raramente supera el 30%. No existe ningún motor que aparezca naturalmente de este tamaño.

 

Sin embargo, al considerar dispositivos microscópicos, los científicos encuentran muchos motores moleculares que aparecen naturalmente que son increíblemente pequeños y altamente eficientes. Durante los últimos años, el campo emergente de la nanotecnología, que incluye el estudio, diseño e implementación de motores a escala molecular, ha remedado la elegancia de la naturaleza. Si bien los investigadores aún no pueden construir proteínas con formas físicas específicas, han construido motores basándose en sistemas biológicos existentes para sus componentes.

 

La investigación sobre la eficiencia de los diminutos motores de la naturaleza es apasionante. Los motores rotativos de las cilias y el flagelo bacterianos demuestran una eficiencia que se acerca al valor perfecto del 100%.4 Como físico familiarizado con la dificultad de diseñar y construir dispositivos pequeños y eficientes, encuentro que este fenómeno es ciertamente notable.

 

Independientemente de mis observaciones personales, los científicos reconocen que los motores que se encuentran en los sistemas biológicos son enormemente superiores a todo lo que haya hecho el hombre. Los asombrosos motores moleculares de la naturaleza también muestran las características que las personas suelen asociar con un diseño exquisito y también con un Diseñador.

 

Referencias

  1. 1. G. G. Simpson et al., Life: An Introduction to Biology (New York: Harcourt, Brace, and Company, Inc. 1957), 54-55.
  2. 2. M. A. Titus and S. P. Gilbert, "The Diversity of Molecular Motors: An Overview," Cellular and Molecular Life Sciences 56 (1999): 181-83.
  3. 3. Ver http://www.studiodaily.com/main/technique/tprojects/6850.html para ver The Inner Life of a Cell.
  4. 4. Kazuhiko Kinosita Jr. et al., "A Rotary Molecular Motor that can Work at Near 100% Efficiency," Philosophical Transactions of the Royal Society B 335 (2000): 473-89.

Traducción: Alejandro Field

Artículo original: Those Amazing Molecular Motors, Connections 2007, Quarter 1



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