Bilogia Celular

Introducción al estudio

de la biología celular

1-1 Descubrimiento de las células

1-2 Propiedades básicas de las células

1-3 Dos tipos fundamentalmente diferentes de células

1-4 Virus

La perspectiva humana: Búsqueda de una vacuna

contra el SIDA

La vía experimental: Friones: solución de un enigma

médico

Las células, y las estructuras que las forman, son demasiado

pequeñas para verlas, escucharlas o tocarlas directamente.

Pero a pesar de este tremendo inconveniente,

las células son tema de miles de publicaciones cada año, y

prácticamente se han investigado todos los aspectos de su

minúscula estructura. De muchas maneras, el estudio de la

biología celular constituye un tributo a la curiosidad humana

en su aspiración de realizar descubrimientos, y a la inteligencia

creativa del ser humano para diseñar los complejos

instrumentos y las elaboradas técnicas mediante las cuales

se pueden efectuar esos descubrimientos. Esto no significa

que los biólogos celulares sean los únicos dotados con estos

nobles rasgos. En un extremo del espectro científico los astrónomos

estudian objetos en la orilla más alejada del universo

con propiedades muy diferentes a las que se encuentran

sobre la tierra. Y en el otro extremo del espectro, los

físicos nucleares dirigen su atención sobre partículas de dimensiones

subatómicas que tienen igualmente propiedades

inconcebibles. Es muy claro, por lo tanto, que nuestro

universo contiene mundos dentro de otros mundos, y el

estudio de todos sus aspectos es fascinante. En este sentido,

la finalidad más aparente de este texto es generar entre sus

lectores el interés por las células y por su estudio.

1-1 Descubrimiento de las células

FIGURA 1 -A. Micrografía electrónica de exploración de agregados celulares

del moho del fango Dictyostelium discoideum en el proceso deformación

de corpúsculos fructificantes. (Cortesía de Mark Grimson, Texas

Tech. University.)

No se sabe cuándo el ser humano descubrió por primera vez

la notable propiedad de una superficie curva de vidrio para

inclinar la luz y formar imágenes. Los anteojos se fabricaron

por primera vez en Europa en el siglo XIII y el primer microscopio

compuesto (de dos lentes) fue construido a fines del

siglo XVI. A mediados del siglo XVII un puñado de científicos

pioneros había utilizado sus microscopios caseros para descubrir

un mundo que nunca se había revelado al ojo desnudo.

El descubrimiento de las células (fig. 1-1) generalmente

se acredita a Robert Hooke, microscopista inglés quien a los

CAPITULO 1 • Introducción al estudio de ¡a celular

27 años de edad fue premiado con el puesto de Guardián de

la Royal Society, la academia científica más antigua de Inglaterra.

Una de las muchas cuestiones que Hooke intentó

responder fue: ¿por qué los tapones hechos de corcho (una

parte del árbol de alcornoque) eran tan adecuados para retener

aire dentro de una botella? En sus propias palabras:

"tomé un buen pedazo de corcho limpio y con un cuchillo

tan bien afilado como una navaja de rasurar lo corté en pedazos

y .. .luego lo examiné con el microscopio. Me pareció

percibir que tenía una apariencia porosa... muy parecida a

un panal de abejas". Hooke llamó a los poros celdillas debido

a que le recordaban las celdas habitadas por los monjes que

vivían en un monasterio. En realidad, Hooke había observado

las paredes vacías de un tejido vegetal muerto, paredes

que originalmente fueron producidas por las células

vivas que ¡as rodeaban.

Entre tanto, Antón van Leeuwenhoek, un holandés que

se ganaba la vida vendiendo telas y botones, ocupaba sus

ratos de ocio tallando lentes y construyendo microscopios

de notable calidad. Durante 50 años, Leeuwenhoek envió

cartas a la Royal Society de Londres describiendo sus observaciones

microscópicas, junto con un vago discurso acerca

de sus hábitos cotidianos y su estado de salud. Leeuwenhoek

fue el primero en examinar una gota de agua del estanque

y observar sorprendido la abundante cantidad de

"animalillos" microscópicos que iban y venían ante sus ojos.

También fue el primero en describir las diferentes formas de

bacterias que obtuvo de agua en la cual había remojado

pimienta y también material raspado de sus propios dientes.

Sus primeras cartas a la Royal Society describiendo este

mundo previamente jamás visto despertaron tal escepticismo

que la Sociedad despachó a su Guardián, Robert Hooke,

para confirmar las observaciones. Hooke hizo el viaje y pronto

Leeuwenhoek fue una celebridad mundial, y recibió la visita

en Holanda de Pedro el Grande de Rusia y de la reina de

Inglaterra.

No fue sino hasta el decenio de 1830 que se comprobó

la gran importancia de las células. En 1838, Matthias

Schleiden, abogado alemán convertido en botánico, concluyó

que a pesar de diferencias en la estructura de diferentes

tipos, las plantas estaban constituidas de células y que el

embrión de la planta tuvo su origen en una sola célula. En

1839, Theodor Schwann, zoólogo alemán y colega de Schleiden,

publicó un trabajo muy completo acerca de las bases

celulares de la vida animal. Schwann concluyó que las células

de las plantas y los animales eran estructuras semejantes

y propuso el primero de los dos dogmas de la teoría celular:

• Todos los organismos están compuestos de una o más

células

• La célula es la unidad estructural de la vida.

Las ideas de Schleiden y de Schwann acerca del origen

de las células fueron menos profundas; ambos concluyeron

que las células podrían originarse de materiales no celulares.

Dada la posición prominente que estos dos investigadores

tenían en el mundo científico, tuvieron que pasar muchos

años antes que las observaciones de otros biólogos

fueran aceptadas como demostración de que las células no

se originan de esa manera y que ios organismos tampoco se

producen por generación espontánea. Para 1855, Rudolf

Virchow, patólogo alemán, propuso una hipótesis convincente

para'el tercer dogma de la teoría celular:

• Las células sólo pueden originarse por división de una

célula preexistente.

1-2 Propiedades básicas de las células

FIGURA 1 - 1 Descubrimiento de las células. Microscopio empleado

por Robert Hooke, con lámpara y condensador para iluminar

el objeto. (Recuadro) Dibujo hecho por Hooke de un corte delgado de

corcho que muestra una red de "celdillas" semejante a un panal

de abejas. (De Granger Collection; recuadro del archivo Bettmann.)

Así como las plantas y los animales son seres vivos, también

lo son las células. De hecho, la vida es la propiedad fundamental

de las células y ellas son las unidades más pequeñas

que muestran esta propiedad. A diferencia de las partes de

una célula, que simplemente se deterioran cuando se aislan,

las células pueden ser extraídas de una planta o de un animal

y cultivar en el laboratorio, donde crecen y se reproducen

durante tiempo prolongado. El primer cultivo de células

CAPITULO 1 • Introducción a! estudio de la biología celular 3

humanas fue iniciado por George Cey, de la Universidad

Johns Hopkins, en 1951. Se emplearon células obtenidas de

un tumor maligno denominadas células HeLa, por su donador

Henrietta Lacks. Las células HeLa, descendientes por

división celular de la primera célula muestra, todavía se

desarrollan en la actualidad en laboratorios alrededor del

mundo (fig. 1-2). Debido a que son mucho más fáciles de

estudiar que las células situadas dentro del cuerpo, las células

cultivadas in vitro (en cultivo fuera del cuerpo) se han

convertido en una herramienta esencial de la biología celular

y molecular. En realidad, gran parte de la información

que analizaremos en este libro se obtuvo utilizando células

desarrolladas en cultivos de laboratorio.

Iniciaremos nuestra exploración de las células examinando

algunas de sus propiedades más fundamentales.

Las células muestran complejidad

y organización elevadas

La complejidad es una propiedad evidente pero difícil de

describir. En este momento podemos pensar en la complejidad

en términos de orden y regularidad. Cuanto más compleja

sea una estructura, mayor el número de partes que

deben estar en posición apropiada, menor la tolerancia de

errores en la naturaleza e interacción de las partes, y mayor

la regulación o control que se debe ejercer para conservar el

sistema. A lo largo de este libro tendremos ocasión de considerar

la complejidad de la vida a diferentes niveles. Analizaremos

la organización de los átomos en moléculas de

tamaño pequeño, la organización de estas

...