En el siglo XV, en las provincias neerlandesas, de
lo que hoy en día son los los Países Bajos, Zelanda y Holanda, un
clase social, por aquel entonces residual, comenzaba a cobrar
importancia en las ciudades portuarias de estas provincias. Estamos
hablando de la burguesía: la acumulación del capital, propiciada
por una demografía muy fuerte (era la zona de Europa más densamente
poblada, incluso después de las sucesivas oleadas de peste del
S.XIV), daba como resultado una amplia gama de mercancías producidas
y un vivaz comercio entre estas ciudades y otras de las costa
germana, inglesas y escandinava (constituyéndose estas ciudades con
una poderosa burguesía en Liga, la famosa “Liga Hanseática”, a
la cual se le han llegado a dedicar videojuegos, como la saga
Patrician). Esta burguesía buscó destacarse del vulgo
desposeído y de los señores privilegiados a través de la
ostentación: entre los elementos típicos de la burguesía
neerlandesa estaba el chaperón, un sombrero, en un inicio
humilde, que fue haciéndose complejo, refinado y caro a medida que
se fue incrementando su función distintiva de clase. Era, al fin y
al cabo, un acompañamiento de la vestimenta de esta nueva clase
social (Fig. 1).
Un chaperón o Chaperona es, también, una persona
que acompaña a un joven para prevenir los comportamientos sociales
poco morales para los contratantes del chaperón o chaperona.
Tradicionalmente es una figura usada para las jóvenes féminas de la
burguesía criolla latinoamericana durante los siglos XVII, XIX y XX.
Normalmente, era una mujer madura, en la mayor parte de las ocasiones
viuda, que acompañaba a las jóvenes en presencia de varones.
Para ambos casos (chaperona acompañante y
chaperón sombrero) etimológicamente la palabra proviene del francés
Chaperon, que a su vez deriva
del latín cappa: capa, como suena. Otra vez, un acompañamiento.
Pero
las chaperonas están mucho más distribuidas por el mundo de lo que
queremos y no, no nos acompañan cuando tenemos una cita o cuando
queremos demostrar nuestra posición social. Tampoco nos acompañan a
nosotros, si no que acompañan a una parte de nosotros. Hoy vamos a
hablar de qué son las chaperonas moleculares, de porqué nuestro
blog se llama La Quimera
de Gupta
y sobre la relación de nuestro blog, las chaperonas moleculares y la
biología evolutiva. Radhey
S. Gupta es
un bioquímico de enorme trayectoria, actualmente en la universidad
de McMaster (Ontario, Canada), experto en metabolismo y filogenia
bacteriana y que ha dedicado gran parte de su carrera profesional a
estudiar el origen evolutivo de las mismas. Entre 1995 y 1996 propuso
lo que, posteriormente (alrededor del año 2000) Lynn
Margulis llamaría
la “hipótesis Quimera
de Gupta” (1-2).
Todo
sobrevino al interesarse Gupta
por
las proteínas chaperoninas y su implicación para la filogenia
bacteriana. Una chaperona (de las cuales las chaperoninas son la
familia mejor estudiada, entre otras cosas, porque fue de las
primeras en descubrirse) es una proteína que se une a otra recién
formada y, por el hecho de unirse y modificar así la globalidad de
las interacciones moleculares entre los residuos de los aminoácidos
que forman ambas proteínas (la proteína recién formada y la
chaperona), ayudan al plegamiento correcto de la proteína (es decir,
ayudan a que adopte su morfología molecular final). Las chaperoninas
un tipo de estas proteínas, estudiadas inicialmente en Escherichia
coli, y
cuyos representantes más estudiados son Hsp60 y Hsp10: tiene formas
tubulares y de domo donde se “acomodan” las proteínas a plegar
correctamente. Las Hsp10 son las más grandes y, para lo que Gupta
estudió, nos interesa nombrar dos proteínas Hsp10: Hsp70 y Hsp90
(lo reconozco, la nomenclatura excede, con mucho, el concepto de
enrevesado. Habría que inventar uno nuevo para ser exactos, pero si
queréis buscar más información tendréis que buscar estos nombres
a la fuerza). Todas
ellas son proteínas muy conservadas filogenéticamente (han cambiado
poco con la evolución).
Figura
1. Supuesto retrato del comerciante flamenco, integrante en la Liga
Hanseática, Giovanni
Arnolfini,
pintado por el magistral Jan
van Eyck
en el siglo XV, probablemente, en la ciudad hanseática de Brujas,
lugar donde apareció la primera bolsa financiera del mundo. Sobre la
cabeza vemos el chaperón. Hay
otros cuadros del mismo pintor donde se pueden ver más ejemplos de
esta prenda, incluyendo un autorretrato.
En resumen, hay dos proteína que ayudan a plegar
otras proteínas y que, para Gupta son
importantes en la filogenia de las bacterias ¿Por qué consideraba
Radley S. Gupta importantes
estas proteínas? En primer lugar porque no se encuentran en un grupo
bastante extraño de procariotas. En 1996 se sabía bastante poco de
ellos. Hoy, no es que hayamos mejorado mucho nuestro conocimiento de
ellas, pero sabemos lo suficiente como para afirmar que son una
división de la naturaleza completamente distinta de las dos
tradicionales (bacterias y eucariotas). Son conocidos como Arqueas.
Pues en esas fechas la Hipótesis
de Gupta proponía
que los eucariotas (es decir, todos nosotros y el resto de animales,
plantas, hongos y protistas) provenimos de una simbiosis ancestral
entre una arquea y una bacteria gram negativa (que no tiene una
gruesa pared protectora de una sustancia llamada mureina, aunque si
que tienen mureína). Entre
otras razones que le llevaron a postular esta hipótesis está el
hecho de que las chaperoninas Hsp70 y Hsp90 están ausentes en las
arqueobacterias
y en el citoplasma de las células eucariotas. Es decir, solamente
están presentes en las bacterias y en los orgánulos endosimbióticos
(que tanto le costó demostrar su origen a Lynn
Margulis)
que habitan todas nuestras eucarióticas células: la mitocondria y
el cloroplasto. Otras
proteínas que intervienen en as síntesis proteica
y la importación de aminoácidos hacia el interior celular sugieren
el mismo origen.
La
hipótesis es la siguiente: el núcleo de las células eucariotas y
todo el sistema de endomembranas (retículo endoplasmático, liso y
rugoso, y el aparato de Golgi)
se habrían originado a partir de la endocitosis de una arquea por
parte de
una bacteria gram negativa. A medida que la membrana de la bacteria
rodea
a la arquea, la propia membrana de la arquea se habría vuelto
redundante y se habría perdido. La
otra membrana, la membrana con la que la bacteria
envuelve a la arquea, condujo a la formación de la envoltura nuclear
y el retículo endoplasmático. La formación de estos nuevos
compartimentos fue precedida, en la evolución, por la duplicación
de genes, la transferencia del genoma
de la arquea la núcleo recién formado y su fusión con el DNA de la
bacteria (ver Fig.
2).
Entre los genes afectados estarían las proteínas chaperonas
anteriormente comentadas (Hsp70 y Hsp90).
Figura
2.
Proceso evolutivo hipotetizado por Radhey
S. Gupta.
a)
fase de fagocitosis, b) ase de asimilación y desaparición de la
membrana reduntante y c) aparición del retículo endoplasmático,
núcelo y fusión de DNA (1).
¿Por qué
escogimos este nombre para nuestro blog? La teoría endosimbiótica
de Lynn Margulis nos parece
una metáfora perfecta de lo que es la biología evolutiva, la
biología y la ciencia en general. La forma en la que la hipótesis
no quiso ser publicada por hasta 13 revistas, la forma en la que,
posteriormente, fue siendo respaldada por los datos empíricos y
convirtiéndose en una teoría evolutiva por derecho propio, la forma
en que una simbiosis podía producir nuevas especie abrió
conceptualmente muchas mentes en el mundo de la biología evolutiva e
hizo que mucha gente (y otros tantos que ya llevaban años) pensara
la evolución de forma policausal (y no monocausal, centrada en la
idea de que la evolución era gradual y basaba su fuente de variación
en la mutación). Ahora la simbiosis aparecía como fuente de
diversidad y las preguntas sobre las llamadas “Grandes
Transiciones Evolutivas”
(origen de la vida, aparición de una célula, aparición de las
células con núcleo o eucariotas, aparición de la fotosíntesis,
aparición de la multicelularidad, aparición de los organismos
multicelulares complejos y, algunos incluyen en esta lista, la
aparición del lenguaje). Gupta propuso,
en su momento, una hipótesis muy atrevida, eso si, respaldada por
años de investigación sobre las bacterias y, por tanto, en los
datos disponibles hasta esa fecha, que nos parecía, y nos parece,
enormemente atractivas. Según la navaja de Ockham, y aplicando la
teoría de la complejidad, es más fácil que un sistema complejo se
forme por añadidura de dos subsistemas más sencillos, o módulos,
que se interconecta. Las pruebas no son todo lo contundentes que uno
esperaría. Es más, actualmente, los relojes moleculares disienten
con esta hipótesis y sitúan a las arqueas más cerca de los
eucariotas que las bacterias. Pero ¿No sería, ese, un posible
resultado de la fusión del DNA entre una bacteria y una arquea
propuesta por Gupta?
Si la porción del genoma eucariótico más “arquea” (siguiendo
con la hipótesis de
Gupta)
se ha conservado más en el tiempo, como sucede con los genes que
codifican para las proteínas chaperonas, es normal que, usando esos
relojes moleculares, den una menor distancia genética entre
eucariotas y arqueas. En otras palabras, la prueba de los relojes
moleculares no valdría para contrastar hipótesis porque no es capaz
de descartar una de ellas.
Como
también hemos comentado en otras entradas del blog, otros autores
proponen que son los virus los que, quizá, estén detrás del origen
del núcleo. En aquella entrada escribíamos (3):
los
autores que defiende la hipótesis de que los virus podrían estar
detrás del origen del núcleo celular, como Philip
John Livingstone Bell,
piensan que los virus tipo poxvirus, unos virus grandes cuya
información genética está contenida en forma de DNA, pueden estar
detrás del origen evolutivo del núcleo. Las células primitivas
serían células que provendrían del mundo de RNA y su información
genética estaría guardada en este ácido ribonucleico. Cuando un
poxvirus primitivo infectó una de estas células, la célula
primitiva pudo captarlo como un reservorio más adecuado para su
información [dado que el RNA es una molécula más inestable].
Así es. Podríamos haber escogido otros cien mil
nombres de hipótesis o teorías biológicas para representar este
blog, pero nos decantamos por Gupta por ser parte, aunque
periférica, de la teoría endosimbiótica, gran aglutinador de la
discusión biológica durante el siglo XX, y por ser tremendamente
audaz. El tiempo, y el duro trabajo de cientos de investigadores, nos
dirá si Gupta puede pasar a
la historia de la ciencia biológica, o quedar relegado a un segundo
plano, pero la audacia es algo que valoramos mucho en nuestra pequeña
editorial. Larga vida a Radhey S. Gupta.
REFERENCIAS
- Gupta, R. S., & Golding, G. B. (1996).
The
origin of the eukaryotic cell. Trends in biochemical
sciences, 21(5), 166-171. - Gupta, R. S. (1995). Evolution
of the chaperonin families (HSP60, HSP 10 and TCP‐1) of proteins
and the origin of eukaryotic cells. Molecular microbiology,
15(1), 1-11. - La Quimera de Gupta, “Qué
es un virus y qué importancia pueden haber tenido en el origen de
la vida y la evolución biológica”. 4 de febrero, 2017.
