“Omnis cellula e cellula”, o el ¿cómo nace una célula?: El ciclo celular

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Alguna vez te has preguntado… ¿Cómo nace una célula? ¿De dónde se originan? ¿Se crean por generación espontánea? En 1855 Rudolf Virchow, un investigador y médico alemán, se hizo estas mismas preguntas y gracias a ellas descubrió y definió la tercera regla de algo que conocemos hoy en día como teoría celular con su famosa frase “Omnis cellula e cellula”, o dicho de otra forma, toda célula procede de una célula preexistente por división de ésta. En este artículo abordaremos la serie de eventos por el cual una célula da pie a la formación de otra, un proceso mejor conocido como el ciclo celular o ciclo de división celular

El bosquejo real de cómo nace una célula se comienza a armar a partir de la refutación de la idea que se tenía a finales de los años 1830’s, que las células nacen a partir de la cristalización de material inerte intracelular, idea conocida como generación espontánea. Pero fue nada más ni nada menos que nuestro héroe, Virchow, quien debido a la incapacidad de crear una célula por este medio, planteó la teoría de la biogénesis, la cual dice que, así como los animales no pueden surgir sin animales previamente existentes, las células no pueden surgir sin células previamente existentes.

Dando un salto en el tiempo a los 1880, el esbozo del ciclo celular comenzó a tomar forma cuando Walther Flemming, otro médico alemán, usando diferentes tinciones, pudo observar que las células alternaban de un estado de reposo a uno de actividad frenética que culmina con la formación de dos núcleos y la división de una célula en dos idénticas. Lo que Flemming observó hoy en día es conocido como las fases del ciclo celular, pero principalmente describió la fase M, donde el núcleo con el material genético se dividen (mitosis) y la célula se particiona en dos (citocinesis). 

Ese estado de reposo que observó Flemming se le conoce como interfase, que es el periodo donde la célula se prepara para dividirse. Esta fase fue estudiada más a profundidad a mediados de los 90’s por Alma Howard y Stephen R. Pelc; quienes utilizando una técnica de marcaje con el radioisótopo Fósforo-32 (P-32) descubrieron que el ADN se replicaba en una ventana de tiempo dentro de la interfase, periodo que denominaron fase S, y que dio pauta para terminar de definir las fases restantes. 

El ciclo celular consta de cuatro fases discretas (G1, S, G2 y M), y una extra que es la fase G0 (Figura 1). La fase G1 corresponde al intervalo de tiempo donde la célula crece e incrementa su actividad metabólica preparándose para la fase S. En la fase S, ocurre la síntesis o replicación de ADN. Posteriormente, en la fase G2, la célula continúa su crecimiento y se sintetizan proteínas necesarias para la fase M. Por último, se entra a la fase M, en esta ocurre la mitosis y la citocinesis. La mitosis por sí sola es un mundo subclasificado en cuatro fases, mejor conocidas por los estudiantes como “Pro-met-e Ana Tel-efonear”, la mnemotecnia para profase, metafase, anafase y telofase; en algunos casos se incluye una fase extra entre la profase y la metafase, la prometafase. Por último, pero no menos importante, encontramos la fase G0. Las células en fase G0 no se encuentran preparándose para la división celular; a esta fase entran células que no sufren recambio celular, como células que corresponden a ciertas partes del cerebro o del corazón.

Figura 1. Diferentes etapas del ciclo celular. Modificada de Cusabio.

Quizá algunas mentes curiosas se habrán preguntado… ¿Es acaso el ciclo celular igual entre los animales y los diferentes tipos celulares?, o más interesante aún, ¿existen diferencias entre el ciclo celular eucariota y procariota? El ciclo celular se encuentra preservado a través de todos los eucariontes, tanto en sus fases discretas como en su regulación, pero presenta variaciones en su duración. En humanos, el ciclo total de algunas células puede durar unas 24 horas, mientras que en las levaduras, un ciclo completo puede tomar solamente 90 minutos. En procariontes, sin entrar mucho en detalle, se presentan fases diferentes: una fase B de crecimiento, una C de replicación cromosómica y una D de división celular.  

Volviendo a los eucariontes, dentro del ciclo existen diferentes puntos de control para garantizar que el material genético se transmita completo y de manera correcta a las células hijas. Existen tres principales: el primero detiene a las células en G1 en respuesta al ADN dañado antes de entrar a su replicación; otro ocurre en G2, que arresta el ciclo para evitar el inicio de la fase M, en caso de que la fase S no esté completa aún o si el ADN se encuentra dañado; por último, existe otro que detiene la mitosis si los cromosomas no están correctamente alineados en la fase M. El mecanismo maestro regulador de todo esto son las proteínas ciclinas dependientes de cinasas, mejor conocidas como CDK’s; y sus inhibidoras, las CKI’s. Estas promueven la progresión del ciclo a través de la regulación de genes indispensables para la progresión del ciclo celular. Algo interesante sobre la regulación del ciclo celular es que la mayoría de los cánceres son resultado de anomalías de este proceso.

Como podemos ver, el ciclo celular es muy complejo e indispensable en la vida de todos los organismos. Desde que somos concebidos hasta que fallecemos, el ciclo celular ocurre todo el tiempo y su participación es indispensable en el desarrollo de los organismos. Debido a esto, su estudio y comprensión nos puede permitir desarrollar terapias contra el cáncer, el envejecimiento y promover la regeneración de tejidos, con ello, tener un impacto relevante en nuestras vidas. 

Agradecimientos

Agradezco a Batimasy y Lili la bióloga por haber revisado el borrador de esta entrada.

¿Quieres saber más?

Cooper, GM (2000), “The Cell: A Molecular Approach“, Sunderland (MA): Sinauer Associates, 2a edición.

Uzbekov, R., & Prigent, C. (2022), “A Journey through Time on the Discovery of Cell Cycle Regulation“, Cells , 11 (4): 704.

Arata, Y. & Takagi, H. (2019), “Quantitative Studies for Cell-Division Cycle Control“, Front Physiol, 10: 1022.

Alberts, B., et al. (2002), “An Overview of the Cell Cycle“, en Molecular Biology of the Cell, Garland Science, 4a edición.

Flemming, W. (1965), “Contributions to the knowledge of the cell and its vital processes“, Journal of Cell Biology, 25 (1): 3-69.

Virchow, R. (1863), “Cellular pathology as based upon physiological and pathological histology“, Pathological Insitute of Berlin, 2a edición.

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