El cerebro es un órgano complejo que controla el pensamiento, la memoria, las emociones, el tacto, las habilidades motoras, la visión, la respiración, la temperatura, el hambre y todos los procesos que regulan nuestro cuerpo. Juntos, el cerebro y la médula espinal que se extiende desde él forman el sistema nervioso central o SNC.
En lo que refiere a la anatomía cerebral y a cómo se conforma el sistema nervioso, probablemente todos hemos oído hablar de las mitocondrias, e incluso podemos recordar haber aprendido en la escuela que son las “centrales eléctricas de la célula”. Ahora bien, ¿qué implica esto y de qué manera han ido evolucionando con el tiempo? Para responder a esta pregunta, tenemos que remontarnos unos dos mil millones de años a una época en la que no existía nada de la complejidad de la vida tal como la experimentamos hoy.
¿De dónde vienen las mitocondrias?
Nuestro antepasado primordial era una simple criatura unicelular que vivía en una rutina de estancamiento evolutivo a largo plazo. Entonces sucedió algo dramático, un evento que literalmente daría vida a la eventual evolución de organismos complejos. Una de las células engulló a otra y la esclavizó como fuente perpetua de energía para su anfitrión.
El aumento de la energía disponible para la célula impulsó la formación de organismos más complejos con múltiples células, ojos y cerebros. Lentamente, las dos especies se entrelazaron, compartiendo parte de su ADN y delegando tareas celulares específicas, hasta que finalmente se conectaron firmemente entre sí para formar una fuerte relación biológica. Dos especies distintas se convirtieron en una.
Estos esclavos de la energía son las mitocondrias, y hay cientos o incluso miles de ellos dentro de cada una de sus células (con la excepción de los glóbulos rojos) y en todos los demás seres humanos vivos. Todavía se parecen a su origen bacteriano en apariencia, pero ya no podemos existir sin ellas, ni ellas sin nosotros. La explosión evolutiva impulsada por las mitocondrias es evidente por el hecho de que se encuentran en todos los organismos multicelulares complejos que han existido, desde jirafas hasta palmeras, hongos y dinosaurios.
Como vestigios de su origen antiguo, las mitocondrias todavía tienen su propio genoma (aunque parte de su ADN se ha transferido a nuestro genoma). Es extraño en apariencia y composición en comparación con nuestro propio genoma nuclear (el ADN dentro de cada uno de los núcleos de su célula que contiene alrededor de 20.000 genes). De hecho, nuestro genoma nuclear tiene más en común con el de una esponja marina que con el genoma mitocondrial dentro de nuestras propias células.
A diferencia del genoma nuclear, el genoma mitocondrial es pequeño (contiene solo 37 genes), circular y usa un código de ADN diferente. El genoma mitocondrial se abre paso a través de generaciones al almacenarse dentro de las mitocondrias alojadas en cada óvulo y, como tal, se transmite solo de la madre. Esto es diferente al genoma nuclear, la mitad del cual se hereda del padre y la otra mitad de la madre.
La función de las mitocondrias
El genoma mitocondrial es vital para la función principal de las mitocondrias: quemar las calorías que ingerimos con el oxígeno que respiramos para generar la energía necesaria para impulsar todos nuestros procesos biológicos. Pero, como todo, este sistema de producción de energía también tiene sus costos.
Como cualquier potencia, las mitocondrias producen subproductos tóxicos. Los radicales libres (moléculas de oxígeno altamente reactivas con un número impar de electrones que pueden causar envejecimiento y problemas de salud) pueden ser creados por accidentes que ocurren durante la producción de energía. Como consecuencia, las mitocondrias potencian y también ponen en peligro nuestras células.
Debido a que el genoma mitocondrial está muy cerca de la fuente de radicales libres, es más susceptible a sus efectos dañinos. Y el genoma mitocondrial se replica miles de veces más que el genoma nuclear, simplemente porque hay muchos en cada célula. Hacer copias de copias introduce errores.
Una combinación de estos dos efectos da como resultado que el genoma mitocondrial mute hasta 50 veces más rápido que el genoma nuclear, que mientras tanto se mantiene de forma segura en el núcleo. Estas mutaciones pueden transmitirse a la descendencia materna y causar devastadores trastornos metabólicos en la próxima generación.
¿Y si algo falla con las mitocondrias?
En 1988 se identificó la primera enfermedad causada por tal mutación en el genoma mitocondrial. En la actualidad, conocemos muchos de estos trastornos, llamados enfermedades mitocondriales, que pueden atribuirse a mutaciones en el genoma mitocondrial. Estas pueden manifestarse a cualquier edad y dar lugar a una amplia gama de síntomas que incluyen pérdida de audición, ceguera, atrofia muscular, episodios similares a un ictus, convulsiones e insuficiencia orgánica.
Actualmente, estas enfermedades son incurables, pero se están llevando a cabo múltiples líneas de investigación para tratar y prevenir la transmisión de las mismas a las generaciones posteriores.
Independientemente de lo que se logre a raíz de estas nuevas líneas de investigación, es inevitable que se produzcan mutaciones en el genoma mitocondrial de las neuronas, el músculo y todas las demás células de un individuo. Una reciente investigación sugiere que la acumulación de estos errores puede contribuir a la naturaleza progresiva de las enfermedades degenerativas de aparición tardía, como el Alzheimer y el Parkinson.